黑马程序员_交通灯管理系统

最新推荐文章于 2014-07-26 15:37:50 发布

原创最新推荐文章于 2014-07-26 15:37:50 发布 · 675 阅读

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#黑马程序员 #Java #交通灯管理系统

本文介绍了一种交通灯管理系统的设计与实现，系统使用Java编程语言，通过模拟真实世界中的交通灯控制逻辑，实现对不同方向行驶车辆的调度管理。系统考虑了直行、左转和不受信号灯控制的右转车辆，并通过线程Sleep模拟车辆通过路口的时间。

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交通灯管理系统，这个是当年软通动力的面试题，也不晓得如今的面试题是否差不多的难度设置，不管如何，跟着张孝祥老师的视频完成了一遍，在此做个回顾和总结。

先来看下该交通灯管理系统的需求。

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。

现实情况中，国人能严守交通规则的都不多，好好研究过十字路口交通灯的估计更少，好在自己拿过驾照，总算是有所了解，因此，张老师预先设置好的交通灯规则对我来说还是蛮好理解的。这里也根据草图来说：

一般情况下，十字路口右转是不需要遵循交通灯的变化的，因此我们先确定主要考虑直行和左转的交通灯与汽车的协同情况。从上图中不难看出，在这个系统中总共有十二条路线，除了四个右转的路线，其他八条路线都是两两对应，同时以初始方向为基点来考虑的话，可以将这八条路径分为主变化和伴随变化的四组。由于具体需求中说明了只需要考虑红灯和绿灯两种情况，因此可以设计为亮状态为绿灯，暗状态为红灯。四个右转路线可以一直通行，所以把它理解为一直都是绿灯的状态。

我们确定了有十二个方向的路线，自然的就有确定不变的十二个对应的交通灯，我们以枚举形式来定义它们是很方便的，下满来看Lamp类部分的代码。

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 Lamp(){}
	
	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, 下面总共应该有6个方向能看到汽车通行！");
	}
	
	public Lamp blackOut(){
		this.lighted = false;
		if(opposite != null){
			Lamp.valueOf(opposite).blackOut();
		}
		
		Lamp nextLamp = null;
		if(next != null){
			nextLamp = Lamp.valueOf(next);
			System.out.println("绿灯从" + name() + "-------->切换为" + next);
			nextLamp.light();
		}
		return nextLamp;
	}
}

每个Lamp对象的亮黑状态用lighted变量表示，S2N、S2W、E2W、E2S这四个方向的交通灯作为主变化交通灯，这四个主变化交通灯依次轮询变亮，N2S、N2E、W2E、W2N为对应的伴随变化灯。opposite变量用来表示伴随变化灯，而next变量则表示当前主变化灯亮过后下一个亮的主变化灯。light()和blackOut()方法控制灯的明暗变化。除了主变化交通灯，其他交通灯都是不带有opposite和next参数的，所以直接就赋值为null，否则会使明暗方法进入死循环。除四个右转交通灯一直为代表亮的true外，其他交通灯的初始状态都为代表暗的false。

再来看Road类和LampController类部分的代码。

public class Road {
	private List<String> vehicles = new ArrayList<String>();
	
	private String name = null;
	public Road(String name){
		this.name = name;
		
		ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
		pool.execute(new Runnable(){
			public void run() {
				try {
					Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
				for(int i=1; i<1000; i++){
					vehicles.add(Road.this.name + "_" + i);
				}
			}
		});
		
		ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
		timer.scheduleAtFixedRate(
				new Runnable(){
					public void run() {
						if (vehicles.size()>0) {
							boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
							if (lighted) {
								System.out.println(vehicles.remove(0) + " is traversing !");
							}
						}
					}
				}, 
				1, 
				1, 
				TimeUnit.SECONDS);
	}
}

public class LampController {
	private Lamp currentLamp;
	
	public LampController(){
		currentLamp = Lamp.S2N;
		currentLamp.light();
		
		ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
		timer.scheduleAtFixedRate(
				new Runnable(){
					public void run(){
						currentLamp = currentLamp.blackOut();
					}
				}, 
				10, 
				10, 
				TimeUnit.SECONDS);
	}
}

每个Road对象都有一个name成员变量代表方向，一个vehicles成员变量代表各个方向上的车辆集合。在Road对象的构造方法中用线程池启动一个线程每隔一个1~10秒钟的随机时间向vehicles集合中增加一辆车。同时启动一个定时器，每隔一秒检查该方向上的交通灯是否为绿灯，是则将集合中的第一辆车移除，并打印一下情况。

整个交通灯管理系统中只能有一套交通灯控制系统，所以LampController类被设计成了单例。LampController构造方法中设定了一个起始为绿的交通灯，这当然是必须的。同样的，该构造方法中也定义了一个定时器每隔10秒轮询变化交通灯的状态。

最后看下主函数，整个系统也就完整了。

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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