黑马程序员_java7K面试题_交通灯管理系统

最新推荐文章于 2014-09-10 13:48:01 发布

swqsljy

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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/swqsljy/article/details/21017621

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交通灯管理系统

一、模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如下：

Ø 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

。。。

Ø 信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。

Ø 应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。

Ø 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。

二、画图说明：

三、代码编写：

road类的编写：

1、思路：

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。
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）。
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。

2、代码：

package com.itheima.traffic;
 
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;
 
/**
 * 路类
 * 
 */
public class Road {
	// 用于存放汽车的集合
	private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();
	// 用来表示每条路的名称
	private String name;
 
	public Road(String name) {
		this.name = name;
		// 创建一个线程库
		ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
		// 开启一个新的线程来产生汽车
		pool.execute(new Runnable() {
			public void run() {
				for (int i = 1; i < 500; i++) {
					try {
						// 在1-5秒钟之内产生一两汽车
						Thread.sleep((new Random().nextInt(10 + 5)) * 1000);
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
					// 将汽车添加到集合中
					vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);
				}
			}
		});
 
		/**
		 * 定义一个定时器，每隔一秒钟检查灯的状态 
		 * 参数解释： 
		 * 1，要执行的任务 
		 * 2，过多长时间执行 
		 * 3，过多长时间再次执行
		 * 4，时间模式(这里使用的是秒)
		 */
		ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
		timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
			public void run() {
				// 如果是绿灯就放行
				if (Lamp.valueOf(Road.this.name).isGreen()) {
					// 如果集合里有汽车的话执行移除操作
					if (!vechicles.isEmpty()) {
						// 将集合里的第一辆车移除，表示通过了路口
						System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing");
					}
				}
			}
		}, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);
	}
 
	public List<String> getVechicles() {
		return vechicles;
	}
 
	public void setVechicles(List<String> vechicles) {
		this.vechicles = vechicles;
	}
 
	public String getName() {
		return name;
	}
 
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
 
}

Lamp类的编写

1、思路：

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。
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。
除了S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象之外，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。

2、代码：

package com.itheima.traffic;
 
/**
 * 交通灯类
 * 
 */
public enum 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),
	S2E(null, null, true), N2W(null, null, true), E2N(null, null, true), W2S(null, null, true);
	
	// 与当前灯相反方向的灯
	private String opposite;
	// 当前灯变红时下一个要变绿的灯
	private String next;
	// 当前灯是否为绿灯
	private boolean isGreen;
	// 返回当前灯的状态
	public boolean isGreen() {
		return this.isGreen;
	}
	
	private Lamp() { }
	
	private Lamp(String opposite, String next, boolean isGreen) {
		this.opposite = opposite;
		this.next = next;
		this.isGreen = isGreen;
	}
	
	// 将当前灯变为绿灯
	public void Changed2Green() {
		this.isGreen = true;
		//相反方向的灯和当前灯的状态一致
		if (this.opposite != null) {
			Lamp.valueOf(opposite).Changed2Green();
			System.out.println("-----" + this.name() + "-------" + opposite + "-----");
		}
	}
	
	// 将当前灯变为红灯
	public Lamp Changed2Red() {
		this.isGreen = false;
		// 相反方向的灯和当前灯的状态一致
		if (this.opposite != null) {
			Lamp.valueOf(opposite).Changed2Red();
		}
		// 当前灯变红后，将下一个灯变绿
		Lamp nextLamp = null;
		if (this.next != null) {
			nextLamp = Lamp.valueOf(next);
			nextLamp.Changed2Green();
		}
		// 将下一个要变绿的灯返回给LampController
		return nextLamp;
	}
}

LampController类的编写

1、思路：

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。
LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。
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秒将当前灯变红和将下一个灯变绿。

2、代码：

package com.itheima.traffic;
 
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
 
/**
 * 交通灯的控制器
 * 
 */
public class LampController {
	// 默认当前状态为绿色的灯
	private Lamp currentLamp = Lamp.S2N;
	
	public LampController() {
		//将当前灯变绿
		currentLamp.Changed2Green();
		 
		// 每10秒钟切换一次灯的状态
		ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
		timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
			public void run() {
				// 将当前灯变红后，得到下一个变绿的灯
				currentLamp = currentLamp.Changed2Red();
			}
		}, 5, 5, TimeUnit.SECONDS);
	}
}

主函数的编写：

1、思路：

用for循环创建出代表12条路线的对象。
接着再获得LampController对象并调用其start方法。

2、代码：

package com.itheima.traffic;
public class MainClass {
	public static void main(String[] args) {
		String[] directions = { "S2N", "S2W", "E2W", "E2S",//
				"N2S", "N2E", "W2E", "W2N",//
				"S2E", "N2W", "E2N", "W2S" };
		// 创建12条路线
		for (String direction : directions) {
			new Road(direction);
		}
 
		// 开启交通灯管理器
		new LampController();
	}
}

通过交通灯系统的视频学习与代码编写收获很多：

1、增强了对面向对象编程和面向接口编程的理解。

经验：谁拥有数据，谁就对外提供操作这些数据的方法。面向接口编程提高编程的灵活性和可维护性。

2、学习了线程池Executors。新技术。

3、学习了线程定时器。觉得这个功能很实用。