黑马程序员—java技术blog—第九篇：交通灯管理系统

来源：互联网发布：东北大学软件学院教师编辑：程序博客网时间：2024/05/16 11:20

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一、需求分析

Ø 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。

二、面向对象的分析与设计。

分析：分析，总共有12条路线，要设计一个Road类来表示路，要实例化12个对象。每条路线随机增加的车辆，要存放在一个集合里。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。

路的状态受灯来控制，所以都设计个Lamp类，有12条路，所以要产生12交通灯，因为交通灯始终都只指向12条路，永远都只代表12个方向的灯的实例对象，所以用枚举。观察12条路线，发现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。剩下8条路线，发现两两成对，所以可以分成4组。分析第1组，假设S2N的灯是绿的,这时N2S和4条右拐弯的路是通的，一段时间后S2N的灯变红，车辆停止通过，这时第2组S2W的灯变绿，这时W2S和4条右拐弯的路是通的，一段时间后W2S的灯变红，车辆停止通过，这时第3组E2W的灯变绿，这时W2E和4条右拐弯的路是通的，一段时间后E2W的灯变红，车辆停止通过，这时第4组的E2S的灯变绿，这时S2E和4条右拐弯的路是通的，一段时间后E2S的灯变红，车辆停止通过，这时第1组的灯有开始变绿，如此循环。分析得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。设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。

三、类的编写

1.Road类

成员变量分析：每条路都应指明一个向用变量RoadName来表示，需要一个变量来记录路的车辆用vehicles来表示，因为车的类型可能不一样，所以vehicles都表示一个容器的对象，车辆的类型可以重复并且有序的先来先走，所以用ArrayList。

方法分析：需要为路随机增加车辆，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）。

灯是绿的时候，车辆得走，所以要一个减少车辆的方法。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。

Road类的代码：

package 交通管理系统;

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 {

private String roadName;

private List <String>vehicles=new ArrayList<String>();

public Road(String roadName){

this.roadName=roadName;

ExecutorService pool=Executors.newSingleThreadExecutor();

pool.execute(new Runnable() {

@Override

public void run() {

for(int i=1;i<1000;i++){

try {

Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);

} catch (InterruptedException e) {

// TODO 自动生成的 catch 块

e.printStackTrace();

}

vehicles.add( Road.this.roadName+"_"+i);

}

});

ScheduledExecutorService timer= Executors.newScheduledThreadPool(1);

timer.scheduleAtFixedRate(

new Runnable(){

public void run(){

if(vehicles.size()>0){

boolean light=Lamp.valueOf(Road.this.roadName).isLight();

if(light){

System.out.println(vehicles.remove(0)+" is traving");

}

1,//线程执行多久

1,//多久后接着执行线程

TimeUnit.SECONDS);

}

2.Lamp类的编写

灯控制路的状态，路为确定的12个对象，所以把Lamp类定义成枚举。枚举里面有12路的对象。

在Lamp类中每个灯的亮黑状态用变量light表示，与Lamp对象中方向相反的灯用变量opposite来表示，Lamp对象指向下个灯用变量nextLight来表示。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lightBlackOut，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，lightBlackOut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nextLight和opposite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light属性必须设置为null，以便防止light和lightBlackOut进入死循环。

Lamp类的代码：

public enum Lamp {

S2N(false,"N2S","S2W"),S2W(false,"S2E","E2W"),E2W(false,"W2E","E2S"),E2S(false,"E2N","S2N"),

N2S(false,null,null),N2E(false,null,null),W2E(false,null,null),W2N(false,null,null),

S2E(true,null,null),E2N(true,null,null),N2W(true,null,null),W2S(true,null,null);

private boolean light;

private String opposite;

private String nextLight;

private Lamp(boolean light, String opptiste, String nextLight) {

this.light = light;

this.opposite = opptiste;

this.nextLight = nextLight;

}

public boolean isLight(){

return light;

}

public void light(){

this.light=true;

if(opposite!=null){

Lamp.valueOf(opposite).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 lightBlackOut(){

this.light=false;

if(opposite!=null){

Lamp.valueOf(opposite).lightBlackOut();

}

Lamp nextLamp=null;

if(nextLight!=null){

nextLamp=Lamp.valueOf(nextLight);

System.out.println("绿灯从" + name() + "-------->切换为" + nextLight);

nextLamp.light();

}

return nextLamp;

}

3.LampController类的编写

交通灯控制系统要控制交通灯，里面都有Lamp 类的对象用controllerLamp来表示。

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。

LampController类的代码：

import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class LampController {

private Lamp controllLamp;

public LampController(){

controllLamp=Lamp.S2N;

controllLamp.light();

ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);

timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {

@Override

public void run() {

System.out.println("来了");

controllLamp.lightBlackOut();

}

10,

TimeUnit.SECONDS);

}

5.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。

MainClass类的代码：

public class MainClass {

public static void main(String[]args){

String[]roadName={"S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E",

"W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"};

for (int i = 0; i < roadName.length; i++) {

new Road(roadName[i]);

}

new LampController();

}

6.运行得到的部分结果

部分结果：

N2S lamp is green，下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！

S2N lamp is green，下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！

N2S_1 is traving

S2E_1 is traving

N2W_1 is traving

N2S_2 is traving

E2N_1 is traving

S2E_2 is traving

N2W_2 is traving

E2N_2 is traving

W2S_1 is traving

S2N_1 is traving

S2E_3 is traving

E2N_3 is traving

S2N_2 is traving

N2S_3 is traving

N2W_3 is traving

来了

S2E lamp is green，下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！

S2W lamp is green，下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！

绿灯从S2N-------->切换为S2W

S2W_1 is traving

S2E_4 is traving

W2S_2 is traving

S2E_5 is traving

N2W_4 is traving

S2W_2 is traving

E2N_4 is traving

W2S_3 is traving

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