交通灯管理系统

来源：互联网发布：java 反序列化系列编辑：程序博客网时间：2024/06/06 18:42

1、交通灯管理系统的项目需求
   模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如下：
   1）异步随机生成按照各个路线行驶的车辆。
      例如：
        由南向而来去往北向的车辆 ---- 直行车辆
        由西向而来去往南向的车辆 ---- 右转车辆
        由东向而来去往南向的车辆 ---- 左转车辆
        ...
   2）信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。
   3）应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。
   4）具体信号灯控制逻辑与现实生活中普通交通灯控制逻辑相同，不考虑特殊情况下的控制逻辑。
      注：南北向车辆与东西向车辆交替放行，同方向等待车辆应先放行直行车辆而后放行左转车辆。
   5）每辆车通过路口时间为1秒（提示：可通过线程Sleep的方式模拟）。
   6）随机生成车辆时间间隔以及红绿灯交换时间间隔自定，可以设置。
   7）不要求实现GUI，只考虑系统逻辑实现，可通过Log方式展现程序运行结果。
   画图分析（如图）
注：总共有12条路线，为了统一编程模型，可假设每条线路都有一个红绿灯对其控制，右转弯的4条路线的控制灯可以假设为常绿状态，
       另外的8条线路是两两成对的，就可以归为4组，所以程序只需考虑图中标注了数字的4条路线的控制灯的切换顺序，
       这4条路线对应的相反方向的控制灯随着这4条路线切换，不必而外考虑。
2、面向对象的分析与设计：
   每条路线上都会出现多辆车，路线上要随机增加新的车，在灯绿期间还要每秒钟减少一辆车。
   1）设计一个Road类表示路线，有12条路线，就产生12个Road对象。
   2）每条路线上随机增加新的车辆，增加到一个集合中保存。
   3）每条路线每隔一秒都会检查控制本路线的灯是否为绿，是则将本路线保存车的集合中的第一辆车移除，即表示车穿过了路口。

   每条路线每隔一秒都会检查控制本路线的灯是否为绿，一个灯有绿变红时，应该将下一个方向的灯变绿。
   1）设计一个Lamp类来表示一个交通灯，每个交通灯都维护一个状态：亮（绿）或不亮（红），
      每个交通灯要有变亮和变黑的方法，并且能返回自己的亮黑状态。
   2）对应12条路线要产生12个交通灯。右拐弯的路线可不受灯的控制，但是为了让程序采用统一的处理方式，
      故假设出有四个右拐弯的灯且为常亮状态，即永远不变黑。
   3）除了右拐弯方向的其他8条路线的灯，它们是两两成对的，可以归为4组，所以，在编程处理时，只要从这4组中各取出一个灯，
      对这4个灯依次轮询变亮，与这4个灯方向对应的灯则随之一同变化，因此Lamp类中要有一个变量来记住自己相反方向的灯，
      在一个Lamp对象的变亮和变黑方法中，将对应方向的灯也变亮和变黑。每个灯变黑时，都伴随者下一个灯的变亮，
      Lamp类中还用一个变量来记住自己的下一个灯。
   4）无论在程序的什么地方去获得某个方向的灯时，每次获得的都是同一个实例对象，所以Lamp类改用枚举来做显然具有很大的方便性，
      永远都只有代表12个方向的灯的实例对象。
   5）设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。
3、编写代码

（1）Road类的编写
     1）每个Road对象都有一个name成员变量来代表方向，有一个vehicles成员变量来代表方向上的车辆集合。
     2）在Road对象的构造方法中启动一个线程每隔一个随机的时间向vehicles集合中增加一辆车（用一个“路线名_id”形式的字符串进行表示）。
     3）在Road对象的构造方法中启动一个定时器，每隔一秒检查该方向上的灯是否为绿，是则打印车辆集合和将集合中的第一辆车移除掉。
[java] view plaincopy

package com.isoftstone.interview.traffic;  
import java.util.ArrayList;  
import java.util.List;  
import java.util.Random;  
import java.util.concurrent.ExecutorService;  
import java.util.concurrent.Executors;  
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;  
import java.util.concurrent.TimeUnit;  
public class Road {  
    List<String> vechicies=new ArrayList<String>();//定义一个集合，用于存储车辆和移除车辆  
    private String name;  
    //模拟车辆不断随机上路的过程  
    public Road(String name){  
        this.name=name;  
        //使用线程池，通过产生单个线程的方法，创建一个线程池  
        ExecutorService pool=Executors.newSingleThreadExecutor();  
        //调用execute方法，可向线程池提交一个任务，让池中的线程执行任务  
        pool.execute(new Runnable(){  
            public void run(){  
                   for (int i = 1; i < 1000; i++) {  
                    try {  
                   //每隔10秒随机产生一辆车  
                       Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);  
                    } catch (InterruptedException e) {  
                       e.printStackTrace();  
                    }  
                    vechicies.add(Road.this.name+"_"+i);//依据路名产生车名  
                   }  
            }  
        });  
        //每隔一秒检查对应的灯是否为绿，是则放行一辆车  
        ScheduledExecutorService timer  
            =Executors.newScheduledThreadPool(1);//产生一个单线程，创建定时器  
        timer.scheduleAtFixedRate(  
            new Runnable(){  
                public void run(){  
                if(vechicies.size()>0){  
                    boolean lighted=Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();  
                    if(lighted)  
                      System.out.println(vechicies.remove(0)+" is traversing!");  
                }  
                }  
            },   
            10,   
            10,   
            TimeUnit.SECONDS);  
    }  
}   

（2）Lamp类的编写
    1）系统中有12个方向上的灯，将Lamp类用java5中的枚举形式定义更为简单。
    2）每个Lamp对象中的亮黑状态用lighted变量表示，选用S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象依次轮询变亮，
       Lamp对象中还要有一个oppositeLampName变量来表示它们相反方向的灯，再用一个nextLampName变量来表示此灯变亮后的下一个变亮的灯。
       这三个变量用构造方法的形式进行赋值，因为枚举元素必须在定义之后引用，所以无法再构造方法中彼此相互引用，
       所以，相反方向和下一个方向的灯用字符串形式表示。
    3）增加让Lamp变亮和变黑的方法：light和blackOut，对于S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象，
       这两个方法内部要让相反方向的灯随之变亮和变黑，blackOut方法还要让下一个灯变亮。
    4）除了S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象之外，其他方向上的Lamp对象的nextLampName和oppositeLampName属性设置为null即可，
       并且S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象的nextLampName和oppositeLampName属性必须设置为null，以便防止light和blackOut进入死循环。
[java] view plaincopy

package com.isoftstone.interview.traffic;  
public enum Lamp {  
    S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),  
    E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),   
   
        N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),  
    W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),   
   
        S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),  
    N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);   
   
    private String oppsiteLampName;  
    private String nextLampName;  
    private boolean lighted;  
    public boolean isLighted(){  
        return lighted;  
    }  
  
    private Lamp(String oppsiteLampName,String nextLampName,boolean lighted){  
         this.oppsiteLampName=oppsiteLampName;  
        this.nextLampName=nextLampName;  
        this.lighted=lighted;  
    }  
  
    public void light(){ //当前灯变绿时，对应的灯也绿了   
        this.lighted=true;  
        if(oppsiteLampName!=null)  
            Lamp.valueOf(oppsiteLampName).light();  
        System.out.println(name() + " lamp is green,下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！");  
    }     
  
    public Lamp blackOut(){ //当前灯变红了，对应灯也要变红，并启动下个灯变绿  
        this.lighted=false;  
        if(nextLampName!=null)  
            Lamp.valueOf(nextLampName).blackOut();  
        Lamp nextLamp=null;  
        if(nextLampName!=null){  
            nextLamp=Lamp.valueOf(nextLampName);  
            System.out.println("绿灯从" + name() +"切换为" + nextLampName);  
            nextLamp.light();  
        }   
        return nextLamp;  
    }  
}   

（3）LampContriller类的编写
     1）整个系统中只能有一套交通灯控制系统，所以，LampController类最好是设计成单例。
     2）LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。
     3）LampController对象的start方法中将当前灯变绿，然后启动一个定时器，每隔10秒将当前灯变红和将下一个灯变绿。
[java] view plaincopy

package com.isoftstone.interview.traffic;  
import java.util.concurrent.Executors;  
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;  
import java.util.concurrent.TimeUnit;  
public class LampController {  
    private Lamp currentLamp;  
    public LampController(){  
        currentLamp=Lamp.S2N;//刚开始让由南向北的灯变绿  
        currentLamp.light();  
        //每隔10秒将当前绿灯变为红灯，并让下一个方向的灯变绿   
        ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);  
        timer.scheduleAtFixedRate(  
        new Runnable(){  
                public void run(){  
                    System.out.println("来啊！");  
                    currentLamp=currentLamp.blackOut();  
                }  
        },   
        10,   
        10,   
        TimeUnit.SECONDS);  
    }  
}   

（4）MainClass类的编写

     1）用for循环创建出代表12条路线的对象。
     2）接着再获得LampController对象并调用其start方法。
[java] view plaincopy

<pre name="code" class="java"> package com.isoftstone.interview.traffic;  
 public class MainClass {  
    public static void main(String[] args) {  
        String[] directions=new String[]{  
                        "S2N","S2W","E2W","E2S",    
                        "N2S","N2E","W2E","W2N",    
                        "S2E","E2N","N2W","W2S"   
                        };  
        for (int i = 0; i < directions.length; i++) {  //创建出代表12条路线的对象  
            new Road(directions[i]);  
        }  
        new LampController(); //产生整个交通灯系统  
    }  
 } </pre><br><br>  

0 0