一、面向对象分析
根据项目的需求，为了更加直观的了解需求，设计程序，我们画出交通灯管理系统的路线图如下：
根据此图可以清楚的看出如下内容：
1、 在一个典型的十字路口总共可以通行的线路共有12条；
2、 12条线路相应的也应该对应12盏路灯，但根据常识可以知道在十字路口向右转弯是不需要路灯及等待的，但为了统一的管理我们也假象分别对应一盏常绿的路灯。
3、 经过上面的分析我们发现现在真正需要我们用心思考的只剩下了8条线路。
4、 为了更加方便的讲述这12条线路，我们按照它们行驶的方向分别起名为：
"S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"。
5、 再经过更深入一些的分析我们发现，图中用相同颜色画出的路线存在着一一对应的关系，即：双方的阻塞与通行将永远保持一致！
6、 所以，剩下的8条线路将又被简化为4条线路——"S2N","S2W","E2W","E2S",我们只要控制好这四条线路，当这四条线路的状态发生变化时，只要通知其对应的线路即可保证交通的顺利运行。
7、 接着我们要开始更进一步的研究——根据日常生活的常识我们发现，剩下的这四条线路当其中的一条处于通行状态时，其它三条绝对处于阻塞状态，所以它们四者之间存在着一个挨着一个线性关系：这就是这4条线路必须循环着通行，此路通行的时间消耗完毕之后，紧接其后的另一条才可通车。
8、 为了更好表示以上分析的结果，我们画出示意图如下：
9、所以我们只要按照上面的方式安装交通灯：让S2N路上的交通灯和N2S路上的交通灯保持一致，同时S2N上的交通灯变红后才允许S2W上面的灯变绿，如此循环，则可以很轻松的实现交通灯管理系统的基本功能。
二、面向对象设计
根据分析可以发现，此系统涉及到的对象有如下几个：
1）道路
2）交通灯
3）交通灯控制器
）车辆
通过对各个对象的分析可以发现，“车辆”这一对象并没有涉及到具体的行驶问题，所以可以只用一个名字来区分即可。
各类的大概设计如下：
1、Road类的设计
Ø 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。
Ø 每条路线上随机增加新的车辆，增加到一个集合中保存。
Ø 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。
2、Lamp类的设计
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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、控制器的设计
Ø 设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红即可。
三、编码实现
1、Road类的实现
public class Road {
private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();
private String name =null;
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(){
public void run(){
for(int i=1;i<1000;i++){
try {
Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
vechicles.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(){
public void run(){
if(vechicles.size()>0){
boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
if(lighted){
System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing !");
}
}
}
},
1,
1,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
2、Lamp类的实现
public enum Lamp {
/*每个枚举元素各表示一个方向的控制灯*/
S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),
/*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”和“下一个灯”应忽略不计！*/
N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),
/*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,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;
}
/*当前灯是否为绿*/
private boolean lighted;
/*与当前灯同时为绿的对应方向*/
private String opposite;
/*当前灯变红时下一个变绿的灯*/
private String next;
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(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.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;
}
}
3、LampController类的实现
public class LampController {
private Lamp currentLamp;
public LampController(){
//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(){
public void run(){
System.out.println("来啊");
currentLamp = currentLamp.blackOut();
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
4、主函数的实现
public class MainClass {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
/*产生12个方向的路线*/
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]);
}
/*产生整个交通灯系统*/
new LampController();
}
}
四、系统测试
系统运行后根据控制台输出的提示信息基本上确定此程序没有什么大的错误，但并没有用具体的黑盒测试、白盒测试或者专业的自动化测试工具进行专业的测试，所以程序中还可能存在一些未知的安全隐患，具体使用时还需小心。
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