黑马程序员_交通灯管理系统

本文介绍了交通灯管理系统的设计,包括Road、Lamp、LampController三个核心类。每个Road对象表示一条路线,随机增加车辆并模拟车辆通过路口。Lamp类使用枚举表示12个方向的交通灯,实现亮灭和状态同步。LampController负责控制灯的切换。

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需求分析:

 

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。

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12Road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。

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)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。

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。

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。

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。

设计一个LampController类,它定时让当前的绿灯变红。

 

程序总共需要四个类:Road,Lamp,LampController,MainClass

 

Road类:

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。

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)。

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。

 

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;

 

/*

 * 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12Road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。

 */

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);

             

       }

}

 

Lamp类:

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。

每个Lamp对象中的亮黑状态用lighted变量表示,选用S2NS2WE2WE2N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。

增加让Lamp变亮和变黑的方法:lightblackOut,对于S2NS2WE2WE2N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。

除了S2NS2WE2WE2N这四个方向上的Lamp对象之外,其他方向上的Lamp对象的nextLampNameoppositeLampName属性设置为null即可,并且S2NS2WE2WE2N这四个方向上的Lamp对象的nextLampNameoppositeLampName属性必须设置为null,以便防止lightblackOut进入死循环。

 

/ *

* 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12Lamp元素。

 * 有如下一些方向上的灯,每两个形成一组,一组灯同时变绿或变红,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。

 */

 

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;

       }

}

 

LampController类:

LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。

LampController对象将当前灯变绿,然后启动一个定时器,每隔10秒将当前灯变红和将下一个灯变绿。

 

import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

 

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);

       }

}

 

MainClass类:

for循环创建出代表12条路线的对象。

创建LampController对象。

 

public class MainClass {

       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();

       }

}

 

 

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