黑马程序员_交通灯管理系统

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1. 模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如下
        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

        信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。

        应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。

        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。

        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）。

        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。

        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。运行结果。

        我们初步设想一下有哪些对象：红绿灯，红绿灯的控制系统，汽车，路线。汽车看到自己所在路线对应的灯绿了就穿过路口吗？
        不是，还需要看其前面是否有车，看前面是否有车，该问哪个对象呢？该问路，路中存储着车辆的集合，显然路上就应该有增加车辆和减少车辆的方法了。
        再看题目，我们这里并不要体现车辆移动的过程，只是捕捉出车辆穿过路口的过程，也就是捕捉路上减少一辆车的过程，
        所以，这个车并不需要单独设计成为一个对象，用一个字符串表示就可以了。

        面向对象设计把握一个重要的经验：谁拥有数据，谁就对外提供这些数据的方法。
        再牢牢掌握几个典型的案例就可以了：人在黑板上画圆，列车司机紧急刹车，售票员统计收获小票金额，你把门关上


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。

        设计一个Road类来表示路线，每个Road对象代表一条路线，总共有12条路线，即系统中总共要产生12个Road实例对象。
        每条路线上随机增加新的车辆，增加到一个集合中保存。
        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。


3. 每条路线每隔一秒都会检查控制本路线的灯是否为绿，一个灯由绿变红时，应该将下一个方向的灯变绿。

        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。
        总共有12条路线，所以，系统中总共要产生12个交通灯。右拐弯的路线本来不受灯的控制，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，只是这些灯为常亮状态，即永远不变黑。
        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。
        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。
        设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。

4. Road类的编写
        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。
        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）。
        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。

public class Road {//假设路是一个集合，车都在集合里List<String> vechicles = new ArrayList<String>();//路线名定义private String name = null;public Road(String name) {this.name = name;// 对车辆的出现进行时间控制ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(1);pool.execute(new Runnable() {@Overridepublic void run() {for (int i = 1; i < 1000; i++) {try {Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);}}});ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {@Overridepublic void run() {if (vechicles.size() > 0) {//判断车是否亮的boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();if (lighted) {System.out.println(vechicles.remove(0)+" is traversing !");}}}}, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);}}

5. Lamp类的编写

        系统中有12个方向上的灯，在程序的其他地方要根据灯的名称就可以获得对应的灯的实例对象，综合这些因素，将Lamp类用java5中的枚举形式定义更为简单。
        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。
        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。
        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。

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 Lamp(String opposite, String next, boolean lighted) {this.opposite = opposite;this.next = next;this.lighted = lighted;}private boolean lighted;private String opposite;private String next;public boolean isLighted() {return lighted;}public void light() {this.lighted = true;if (opposite != null) {Lamp.valueOf(opposite).light();}System.out.println(name() + " lamp is green,下面有6个方向的车穿过！");}public Lamp blackOut() {this.lighted = false;if (opposite != null) {System.out.println("绿灯从" + name() + "--->切换为" + next);Lamp.valueOf(opposite).blackOut();}Lamp nextLamp = null;if (next != null) {nextLamp = Lamp.valueOf(next);nextLamp.light();}return nextLamp;}}

6. LampController类的编写
        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。
        LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。
        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。

public class LampController {//当前交通等状态private Lamp currentLamp;public LampController() {currentLamp = Lamp.S2N;currentLamp.light();ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {@Overridepublic void run() {currentLamp = currentLamp.blackOut();}},10,10,TimeUnit.SECONDS);}}

7. MainClass类的编写
        用for循环创建出代表12条路线的对象。
        接着再获得LampController对象并调用其start方法。

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++) {new Road(directions[i]);}new LampController();}}

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