交通灯管理系统

交通灯管理系统

一、需求分析。

在进行设计之前我们需要了解具体的十字路口交通规则：1、红灯停绿灯行。2、对于十字路口的四个路口而言，“向右转弯”始终是允许的即该方向始终保持绿灯。3、在十字路口处可以有12条行车路线可以选择（如下图所示），其中可以分为5组，每一组中的一条路线是可行的则表示改组中的其他路线也是可行的。

二、系统设计。

1、  对象分析：系统中可以抽象出的对象为：路、红绿灯和灯控制系统。（在面向对象的分析过程中拥有数据的对象提供操作数据的方法）

2、  对象设计：

1)      路：

每条路线上会出现多辆车，路就是一个集合，路线上要随机增加新的车，当在灯绿期间车通过路口需要一秒，即路集合中每秒减少一辆车，并返回减少车的名字。使用Road类表示路线，每个Road对象代表一个路线，前面已经分析了需要12条路线，即系统中要产生12个Road实例对象。

2)      红绿灯：

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），不亮（红），每个交通灯要有变亮和变不亮的方法，并且能返回自己的状态。

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。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对象，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类中还应该有一个变量来记住自己的下一个灯对象。

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。

3)      灯控制系统：设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。

三、系统实现。

1、  Road类设计与实现。

                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 {

  //定义一个集合，用于存储路线上的车

  private List<String>vehicles = newArrayList<String>();

  //定义一个变量存储路线名

  private Stringname = null;

  public Road(String name){

      this.name = name;

      //模拟车上路的情况，假设该路线上有99辆车

      ExecutorServicepool = Executors.newSingleThreadExecutor();

     

      pool.execute(new Runnable() {

          @Override

          public void run() {

              //通过线程控制实现，路线每隔1-10秒增加一辆车

              for (int i = 0; i < 100; i++) {

                  try {

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

                  }catch (InterruptedException e) {

                      e.printStackTrace();

                  }

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

              }

          }

      });

       //每隔一秒检查对应的灯是否为绿，如果是绿的就输出集合第一个，即第一辆车

      ScheduledExecutorServicetimer = Executors.newScheduledThreadPool(1);

      timer.scheduleAtFixedRate(

              new Runnable() {

                  @Override

                  publicvoid 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);

  }

}

2、  Lamp类的设计与实现。

           publicenum  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),

    //右转不受灯控制，设置为亮

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;

  }

  //判断灯状态的部分

    private boolean lighted;

    //同属于一个分组的路线

    private Stringopposite;

    //不同属于一个分组的下一个路线

    private Stringnext;

    /*

    * 功能：判断灯的状态

    * 参数：无

    * 返回值：灯的状态（true表示绿灯亮 false表示红灯亮）

    */

    public boolean isLighted(){

      return lighted;

    }

    /*

    * 功能：将本路线的灯设为绿灯状态，同时将该路线的小组的灯设为绿灯状态

    * 参数：无

    * 返回值：无

    */

    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个方向能看到汽车穿过！");

    }

  //某个灯变红时，对应灯也要变红，并且下一个方向的灯要变绿

    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();

      }

       //返回下一个灯变绿

       return nextLamp;

    }

}

3、  LampController 类的设计与实现。

import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

 

public class LampControl {

  private LampcurrentLamp;

  public LampControl(){

       //刚开始让由南向北的灯变绿;

        currentLamp = Lamp.S2N;

        currentLamp.light();

   

        //10秒灯的转换时间

        ScheduledExecutorService timer =  Executors.newScheduledThreadPool(1);

        timer.scheduleAtFixedRate(

                new Runnable(){

                  @Override

                  publicvoid run() {

                      // 设定定时器

                      currentLamp =currentLamp.blackOut();

                  }},

                10,

                10,

                TimeUnit.SECONDS);

      }

}

四、测试类。

 public class TestClass {

    /**

     * 该类主要用于测试

     */

    public static void main(String[] args) {

        //定义一个数组存储十字路口的各个路线名

        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 LampControl();

    }

}

输出结果：

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！

W2S_0 is traversing !

N2S_0 is traversing !

N2W_0 is traversing !

S2N_0 is traversing !

S2E_0 is traversing !

E2N_0 is traversing !

绿灯从S2N-------->切换为S2W

N2E 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！

S2W_0 is traversing !

N2E_0 is traversing !

S2W_1 is traversing !

W2S_1 is traversing !

S2W_2 is traversing !

E2N_1 is traversing !

N2W_1 is traversing !

N2E_1 is traversing !

S2W_3 is traversing !

E2N_2 is traversing !

S2E_1 is traversing !

W2S_2 is traversing !

N2E_2 is traversing !

N2W_2 is traversing !

绿灯从S2W-------->切换为E2W

W2E lamp is green，下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！

E2W lamp is green，下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！

E2W_0 is traversing !

W2E_0 is traversing !

E2W_1 is traversing !

W2E_1 is traversing !

E2W_2 is traversing !

W2E_2 is traversing !

·······