黑马程序员——交通灯管理系统

来源:互联网 发布:linux挂载新硬盘 编辑:程序博客网 时间:2024/06/10 12:05
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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。

解题思路

首先,为了较好地理解和分析问题,切不可空想,一定要画图!

画图非常有助于理解和分析问题,你还有比画图更好的办法吗?

 

接着进行面向对象的分析和设计:

(一)每条路线上都会出现许多辆车,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12Road实例对象。

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。

(二)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。

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、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。

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。

类的编码实现

一)Road

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。

源码如下:

package com.isoftstone.interview.traffic;

import java.util.LinkedList;

import java.util.Collections;

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;

/*

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12Road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。

*/

publicclass Road {

   private List<String> vechicles =new LinkedList<String>();

   List synchronizedvechicles = Collections.synchronized(vechicles);

   private String name;

   public Road(String name){

       this.name= name;

       //模拟车辆不断随机上路的过程

       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){

                       e.printStackTrace();

                   }

                   synchronizedvechicles.add(Road.this.name+" _"+ i);

               }

           }

       });

       //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);

       timer.scheduleAtFixedRate(

       new Runnable(){

           @Override

           public void run(){

               if(vechicles.size()>0){

                   boolean lighted= Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();

                   if(lighted){

                       System.out.println(synchronizedvechicles.

                       remove(0)+" is traversing !");

                   }

               }

           }

       },

       1,

       1,

       TimeUnit.SECONDS);

   }

}

二)Lamp

1、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。

2、每个Lamp对象中的亮黑状态用lighted变量表示,选用S2NS2WE2WE2N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:lightblackOut,对于S2NS2WE2WE2N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S2NS2WE2WE2N这四个方向上的Lamp对象之外,其他方向上的Lamp

象的nextLampNameoppositeLampName属性设置为null即可,并且S2NS2WE2WE2N这四个方向上

Lamp对象的nextLampNameoppositeLampName属性必须设置为null,以防止lightblackOut进入死循环。

源码如下:

package com.isoftstone.interview.traffic;

/*

*每个Lamp元素代表一个方向上的灯,总共有12个方向,所有总共有12Lamp元素。

*有如下一些方向上的灯,每两个形成一组,一组灯同时变绿或变红,所以,

*程序代码只需要控制每组灯中的一个灯即可:

* s2n,n2s

* s2w,n2e

* e2w,w2e

* e2s,w2n

* s2e,n2w

* e2n,w2s

*上面最后两行的灯是虚拟的,由于从南向东和从西向北、以及它们的对应方向不受红绿灯的控制,

*所以,可以假想它们总是绿灯。

*/

/*

*S2N,S2W,E2W,E2S,

*N2S,N2E,W2E,W2N,

*S2E,E2N,N2W,W2S;

* */

publicenum Lamp {

   /* 每个枚举元素各表示一个方向的控制灯 */

   S2N("N2S",false,"S2W"),S2W("N2E",false,"E2W"),E2W("W2E",false,"E2S"),E2S("W2N",false,"S2N"),

   /* 下面元素表示与上面的元素的相反方向的灯,它们的"相反方向灯""下一个灯"应忽略不计! */

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

   /* 由南向东和由西向北等右拐弯的灯不受红绿灯的控制,所以,可以假想它们总是绿灯 */

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

   private Lamp(){}

   private Lamp(String oppositeLampName,boolean lighted,String nextLampName){

       this.oppositeLampName=oppositeLampName;

       this.lighted=lighted;

       this.nextLampName=nextLampName;

   }

   /* 当前灯是否为绿 */

   privateboolean lighted;

   /* 与当前灯同时为绿的对应方向 */

   private String oppositeLampName;

   /* 当前灯变红时下一个变绿的灯 */

   private String nextLampName;

   /**

*返回灯的状态

* */

   public boolean isLighted(){

       return lighted;

   }

   /**

*某个灯变绿时,它对应方向的灯也要变绿

*/

   public void light(){

       this.lighted=true;

       if(oppositeLampName!=null){

           Lamp.valueOf(oppositeLampName).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!");

   }

   /**

*某个灯变红时,对应方向的灯也要变红,并且下一个方向的灯要变绿

*

* @return下一个要变绿的灯

*/

   public Lamp blackOut(){

       this.lighted=false;

       if(oppositeLampName!=null){

           Lamp.valueOf(oppositeLampName).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;

   }

}

三)LampController

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。

2LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。

3LampController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。

源码如下:

package com.isoftstone.interview.traffic;

import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

publicclass LampController{

   private Lamp currentLamp;

   private LampController(){}

   privatestatic LampController controller=null;

   public static LampController getInstran(){

       if(controller==null){

           synchronized(LampController.class){

               if(controller==null){

                   controller=new LampController();

                   return controller;

               }

           }

       }

       return controller;

   }

   public void start(){

       //刚开始让由南向北的灯变绿;

       currentLamp = Lamp.S2N;

       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(){

           @Override

           public void run(){

               currentLamp = currentLamp.blackOut();

           }

       },

       10,

       10,

       TimeUnit.SECONDS);

   }

}

(四)MainClass

1、用for循环创建出代表12条路线的对象。

2、接着创建出LampController对象。

源码如下:

package com.isoftstone.interview.traffic;

publicclass MainClass{

   public static void main(String[] args){

       String [] directions={

           "S2N","S2W","E2W","E2S",

           "N2S","N2E","W2E","W2N",

           "S2E","E2N","N2W","W2S"};

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

           new Road(directions[i]);

       }

       LampController.getInstran().start();

   }

}

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