『Java』面试题--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：

 

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。

 

孝祥老师名言:切不可空想，一定要画图！

遇到问题,脑袋空想没有结果,拿起画笔勾勒才是正道---编前设计

用面向对象思维进行分析:

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。
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。

 

具体到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。
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。

 

package com.isoftstone.interview.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---本身上要具备:造车--删车功能.

public class Road {
	//集合存储车辆
	List<String> vechicles=new ArrayList<String>();
	
	
	//以路线,为车名
	private String name=null;
	public Road(String name){
		this.name=name;
		
		//来一个线程--这里用1.5单一线程池------创建车辆
		ExecutorService pool= Executors.newSingleThreadExecutor();
		pool.execute(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				for(int i=1;i<1000;i++){
					try {
						//车辆随机跑出一辆车
						Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);
					} catch (InterruptedException e) {
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}
					vechicles.add(Road.this.name+"_" +i);
				}
			}
		});
		
		
		
		//定时判断红绿灯,看车辆是否能够通过-------删除车辆
		ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);
		timer.scheduleAtFixedRate(
				new Runnable() {
					@Override
					public void run() {
						if(vechicles.size()>0){
							//判断该路线下的灯是否允许通过.
							boolean lighted=Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
							if(lighted){
								System.out.println(vechicles.remove(0)+" is traversing !");
							}
						}
					}
				}, 
				1,
				1, 
				TimeUnit.SECONDS);
	}
}

 

 

 

 

 

 

具体到Lamp枚举:

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。

 

package com.isoftstone.interview.traffic;

public enum Lamp {
	//线路--分成三组
	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);

	
	
	private String opposite;//对应的那个灯
	private String next;//下一个灯
	private boolean lighted;//灯的状况
	
	
	private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){
			this.opposite=opposite;
			this.next=next;
			this.lighted=lighted;
	}
	
	
	//返回,灯的状况
	public boolean isLighted(){
		return lighted;
	}
	
	
	//点亮灯
	public void light(){
		this.lighted=true;
		//如果,对面有灯,也同时点亮
		if(opposite!=null){
			Lamp.valueOf(opposite).light();
		}
		System.out.println(name()+" lamp is green, 下面总共有6个方向能看到汽车穿过");
	}
	
	//熄灭灯--并将下一个灯点亮
	public Lamp blackOut(){
		this.lighted=false;
		if(opposite!=null){
			valueOf(opposite).blackOut();
		}
		Lamp nextLamp=null;
		if(next!=null){
			nextLamp=valueOf(next);
			System.out.println("绿灯从"+name()+"-----------切换到"+next);
			nextLamp.light();
		}
		return nextLamp;
	}
	
	
	
	
	
	
	
}

 

package com.isoftstone.interview.traffic;

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

//控制器--控制灯
public class LampController {
	
	private Lamp currentLamp;
	public LampController(){
		currentLamp=Lamp.S2N;
		currentLamp.light();
		
		//时钟,控制灯亮的时间
		ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);
		timer.scheduleAtFixedRate(
				new Runnable() {
					@Override
					public void run() {
						//将当前灯关闭,并打开下一盏灯
						currentLamp=currentLamp.blackOut();//返回下一盏灯的实例.
					}
				}, 
				10, 
				10, 
				TimeUnit.SECONDS);
	}
	
}

 

 

 

 

 

 

package com.isoftstone.interview.traffic;

public class MainClass {
	public static void main(String[] args) {
		//创建12个对象
		String[] directions={"S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","N2W","E2N","W2S"};
		for(int i=0;i<directions.length;i++){
			new Road(directions[i]);
		}
		//启动控制器
		new LampController();
	}
}