交通灯与银行业务调度模拟-优快云博客

交通灯管理系统

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？

我画的交通灯路线图如下：

接着进行面向对象的分析和设计：

（一）每条路线上都会出现多辆车，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12个Road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();
		
	}

}

银行业务调度系统

模拟实现银行业务调度系统逻辑，具体需求如下：

银行内有6个业务窗口，1 - 4号窗口为普通窗口，5号窗口为快速窗口，6号窗口为VIP窗口。
有三种对应类型的客户：VIP客户，普通客户，快速客户（办理如交水电费、电话费之类业务的客户）。
异步随机生成各种类型的客户，生成各类型用户的概率比例为：

        VIP客户：普通客户：快速客户  =  1 ：6 ：3。

客户办理业务所需时间有最大值和最小值，在该范围内随机设定每个VIP客户以及普通客户办理业务所需的时间，快速客户办理业务所需时间为最小值（提示：办理业务的过程可通过线程Sleep的方式模拟）。
各类型客户在其对应窗口按顺序依次办理业务。
当VIP（6号）窗口和快速业务（5号）窗口没有客户等待办理业务的时候，这两个窗口可以处理普通客户的业务，而一旦有对应的客户等待办理业务的时候，则优先处理对应客户的业务。
随机生成客户时间间隔以及业务办理时间最大值和最小值自定，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。

原文地址： http://www.it315.org/netclass/traffic.html

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