黑马程序员——交通灯调度系统

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。

设计思路：

    面向对象设计把握一个重要的经验：谁拥有数据，谁就对外提供操作这些数据的方法。

       总共有12条路线，为了统一编程模型，可以假设每条路线都有一个红绿灯对其进行控制，右转弯的4条路线的控制灯可以假设称为常绿状态，另外，其他的8条线路是两两成对的，可以归为4组，所以，程序只需考虑图中标注了数字号的4条路线的控制灯的切换顺序，这4条路线相反方向的路线的控制灯跟随这4条路线切换，不必额外考虑。

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。

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。

Road类的编写思路：

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。

实例代码：

package com.glbai;

public enum TraficLamp {
	S2N(false,"S2W","N2S"),S2W(false,"E2W","N2E"),E2W(false,"E2S","W2E"),E2S(false,"S2N","W2N"),
	N2S(false,null,null),N2E(false,null,null),W2E(false,null,null),W2N(false,null,null),
	S2E(true,null,null),N2W(true,null,null),W2S(true,null,null),E2N(true,null,null);
	
	//交通灯变绿标识
	private boolean blighted;
	private String nextLamp;
	private String oppositedLamp;
	
	//定义构造函数
	private TraficLamp(boolean bLighted,String nextLamp,String opposiTraficLamp)
	{
		this.blighted=bLighted;
		this.nextLamp=nextLamp;
		this.oppositedLamp=opposiTraficLamp;
	}
	//查看当前灯是否开启
	public boolean isLighted()
	{
		return blighted;
	}
	//点亮当前灯动作
	public void lightOn()
	{
		this.blighted=true;
		if(oppositedLamp!=null)
			TraficLamp.valueOf(oppositedLamp).lightOn();
		System.out.println(name()+"方向的绿灯亮了，有6个方向的车辆可以运行！");
	}
	//当前灯变红，下一组灯亮起
	public TraficLamp lightOff()
	{
		this.blighted=false;
		if(oppositedLamp!=null)
			TraficLamp.valueOf(oppositedLamp).lightOff();
		
		TraficLamp next=null;
		if(nextLamp!=null)
		{
			next=TraficLamp.valueOf(nextLamp);
			next.lightOn();
		}
		System.out.println(name()+"由绿灯变为红灯"+nextLamp.toString()+"绿灯亮起！");
		return next;
	}
}

package com.glbai;

import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class TraficControllor {
	private TraficLamp currentLamp;
	
	public TraficControllor()
	{
		currentLamp=TraficLamp.S2N;
		currentLamp.lightOn();
		
		ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);
		timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
			
			@Override
			public void run() {
				// TODO Auto-generated method stub
				currentLamp=currentLamp.lightOff();
			}
		}, 
		10,
		10,
		TimeUnit.SECONDS);
	}
}

package com.glbai;

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
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 {
	private String nameString;
	private List<String> vechicles=new ArrayList<String>();
	public Road(String name)
	{
		this.nameString=name;
		ExecutorService pool=Executors.newSingleThreadExecutor();
		pool.execute(new Runnable() {
			
			@Override
			public void run() {
				// TODO Auto-generated method stub
				for (int i = 1; i < 1000; i++) {
					try {
						Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);
					} catch (Exception e) {
						// TODO: handle exception
						e.printStackTrace();
					}
					vechicles.add(Road.this.nameString+"--car "+i);
				}
			}
		});
		
		ScheduledExecutorService monitor=Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
		monitor.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
			
			@Override
			public void run() {
				// TODO Auto-generated method stub
				if(vechicles.size()>0)
				{
					boolean bLighted=TraficLamp.valueOf(Road.this.nameString).isLighted();
					if(bLighted)
						System.out.println(vechicles.remove(0)+" 开始运行……");
				}
			}
		}, 
		1,
		1, 
		TimeUnit.SECONDS);
	}
}

package com.glbai;

public class TraficMain {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		String[] roadStrings=new String[]{
				"S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"
		};
		for (int i = 0; i < roadStrings.length; i++) {
			new Road(roadStrings[i]);
		}
		
		new TraficControllor();
	}

}

注：面向对象涉及的一个重要原则：谁拥有数据谁就提供对外的访问数据的方法。