在做一件事时,首先要明确要达到什么效果。有目的性。就软件项目来说就是,首先要看的就是项目所提出的项目要求。做项目,不急于写代码,先把问题搞清楚,把要求分析明白,对象分析清楚。然后再去写代码,思路就会很清晰。
下面看一下交通灯管理系统。
要求:
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。
Ø 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)。
Ø 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。
Ø 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。
看完要求就需要开始分析。
首先画图分析总共有多少条路线,看图:
为了统一编程模型,可以假设每条路线都有一个红绿灯对其进行控制,右转弯的灯可以假设称为常绿状态,另外,其他的8条线路是两两成对的,为4组,所以,程序只需要考虑途中标注了数字号的4条路线的控制灯的切换顺序,这四条路线相反方向的路线的控制灯跟随这4条路线切换,不必另外考虑。
然后进行面向对象的分析与设计。
首先想到路,12条路都有名字,路上有车。所以应有Road类,类中有name和vechicles属性。车随时上路,用缓冲池模拟车上路,然后每秒检查等是否绿,绿了就放一辆车,用缓冲池的调度。
其次是信号灯,12条线路12个灯,右转弯可以设置为常亮的不用考虑。其它8 个两两相对可以设为四组。灯的设计用枚举来实现,每一个枚举元素都包含相对方向的灯opposite,下一个亮的next和灯是否为绿lighted等三 个属性。light()方法,某个灯变绿时,相对的灯也要变绿,blackout()方法,某个灯变红时,相应的灯也变红,同时下一个灯变绿。
然后再构建一个灯的控制类。其中有一个当前等currentLamp属性和一个灯控制方法lampController().
Ø
上面几个类做好了在写主函数。主函数内部创建12条路,启动灯控制。项目分析就完成了。
(一)Road类
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 org.it315.interview.traffic;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Executors;
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。
* @author IBM
*
*/
public class Road {
private String direction;
private List vehicles = new ArrayList();
public Road(String dir){
this.direction = dir;
//模拟车辆不断上路的过程
Executors.newSingleThreadExecutor().execute(
new Runnable(){
public void run(){
for(int i=1;i<1000;i++){
vehicles.add(direction + ":" + i);
//System.out.println("add " + direction + ":" + i);
try {
Thread.sleep(new Random().nextInt(2000));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
);
//每隔一秒检查对应的灯是否为绿,是则放行一辆车
Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run(){
Lamp lamp = Lamp.valueOf(direction);
if(lamp.isLighted()){
if(vehicles.size() >0)
System.out.println(vehicles.remove(0) + " is traversing ");
}
}
},
1,
1,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
(二)Lamp类
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对象之前,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。
源码如下:
package org.it315.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12个Lamp元素。
* 有如下一些方向上的灯,每两个形成一组,一组等同时变绿或变红,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。
* @author IBM
*
*/
/**/
public enum Lamp{
/*每个枚举元素各表示灯控制的一个方向*/
S2N("N2S",false,"S2W"),S2W("N2E",false,"E2W"),
E2W("W2E",false,"E2S"),E2S("W2N",false,"S2N"),
/*由南向东和由西向北不受红绿灯的控制,所以,可以假想它们总是绿灯*/
S2E("N2W",true,"S2E"),E2N("W2S",true,"E2N"),
/*下面元素表示与上面的元素的相反方向的灯,其中所有的参数值不重要,应忽略不计!*/
N2S(null,false,null),N2E(null,false,null),W2E(null,false,null),
W2N(null,false,null),
N2W(null,true,null),W2S(null,true,null);
/*灯是否为绿*/
private boolean lighted;
/*与灯同时为绿的对应方向*/
private String opposite;
/*灯变红时下一个变绿的灯*/
private String next;
private Lamp(String opposite,
boolean lighted,String next){
this.opposite = opposite;
this.lighted = lighted;
this.next = next;
}
/**
* 灯变绿时,它对应方向的灯也要变绿
*/
public void light(){
this.lighted = true;
if(opposite!=null){
Lamp lampOpposite = Lamp.valueOf(opposite);
lampOpposite.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 boolean isLighted(){
return lighted;
}
/**
* 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(opposite!=null){
Lamp lampOpposite = Lamp.valueOf(opposite);
lampOpposite.blackOut();
}
Lamp nextLamp = null;
if(next != null){
nextLamp = Lamp.valueOf(next);
nextLamp.light();
System.out.println("绿灯从" + name() + "-------->切换为" + next);
}
return nextLamp;
}
}
(三)LampController类
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将当前灯变红和将下一个灯变绿。
源码如下:
package org.it315.interview.traffic;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class LampController {
private static LampController instance = new LampController();
public static LampController getInstance(){
return instance;
}
private Lamp currentLamp = null;
private LampController(){
//刚开始让由南向北的灯变绿;
currentLamp = Lamp.S2N;
}
public void start(){
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*/
Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run(){
currentLamp = currentLamp.blackOut();
}
},
10, 10, TimeUnit.SECONDS);
}
}
(四)MainClass类
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
源码如下:
package org.it315.interview.traffic;
public class MainClass {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
/*产生12个方向的路线*/
String [] directions = {"S2N","N2S","S2W","N2E","E2W","W2E",
"E2S","W2N","S2W","N2W","E2N","W2S"};
for(int i=0;i<directions.length;i++){
new Road(directions[i]);
}
/*产生整个交通灯系统*/
LampController.getInstance().start();
}
}