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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。
例如从南往北,从南往东,从南向西。
一条路有三个可选目的线路,相当于十字交通系统有12条线路模式。
补充图例:画图的确是有效罗列问题的方式。
用面向对象是思维去分析问题。
有哪些对象?既然是交通灯系统,首当其冲的就是灯。
其次是对灯进行运作的控制器。
以及汽车,
道路(路线),
而道路上,路线和灯是绑定的,而车流在可选着路线上向那形势则不知道
而考虑问题应该更周全,是否绿灯就可以前进呢?可能道路上有滞留的车流阻塞,前进就会追尾。
如何解决呢?
该问谁,问道路。道路是车流的载体,换言之道路就是车辆的集合。
而道路上车辆的增减,应该是这个集合的表现。不是车辆自身。道路这个集合应提供增加或者减少汽车的方法。
(题外:面向对象设计中,谁拥有数据,谁就提供对外访问这些数据的方法)
需要注意的细节:题目提示我们需要扑捉的十字路口的的车间完成动作的状态,而不是准备状态。我们要拿到是XX车到哪里去了,是。扑捉的是
道路这个集合的数据变化信息。
这样的话,我们不必在大费周章的建立汽车类,生成不同的实例化对象。我们仅仅需要将一个个字符串用来代表车辆,例如第1辆,第2辆等等。
///
课外知识:两个石头磨成一把石刀,石刀可以砍树,砍成木材,木材可以做成椅子。
stone 石头是被使用者。只是一个元素
stoneKinfe
tree
material material=stoneKinfe.cut(tree)
chairFactory.makeChair(material)
chair
此次是说两块石头会消失,变成一把石到。 那么就有这么一个存在 KinfeFactory.createKinke(stone) 接受石头的参数。
完整定义是:createKnife(Stone first,Stone second)
//
交通灯对象
12条路线,每条路线每隔一秒都会检查控制本线路的灯是否为绿,一个灯由绿变红时。应该将下一个方向的灯变绿。
1设计一个交通灯,用lamp来表示。每个交通灯都有两个状态,用红和绿来表示。每个交通灯都设计变亮变黑的办法,并能返回当前状态。
2因为有12个线路,所以要产生12个交通灯,而右拐弯的灯不受灯的控制,但是为了让程序采用统一的处理方式,固假设出游4个右拐的灯
为常绿(常亮)。
3除了右拐方向的其他8条线路的灯,他们是两两对立的,可以理解成4组,在编程处理时,只要从这四组各取一个灯,对这4个灯一次轮流发亮。
与这四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对家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,都伴随着下一个灯变亮。
灯的规律,当自己这边的灯变绿的时候,对应方向灯也变绿,且下一个方向的灯变红。反之亦然。
所以要定义两个变量,一个是对应方向的灯,一个是下一个灯。
还要定义一个自己的状态。
package 交通灯管理系统;
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 ArrayList<String> vehicles =new ArrayList<String>();
//道路是车辆的容器
//我们要得到车辆的名字,也要先得到它所在路线的名字。
private String name; //这个是路的名字。
public Road(String name){
this.name=name;//每创建一条路线的时候,就指定一条路线的名字。
ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor(); //建立一个单一的线程 类型是线程池
/*这个东西是Java5的线程库(并发库)提供的执行器。
线程池的概念,运行初期就有很多线程待命,程序运行时,那个线程空闲就调用哪个执行。当前我只需要一个线程,那么我就可以让我线程池的大小为1.
在有需求的时候,任务是交给线程池,线程池自己再去调用一个空闲的线程。无论的调用方法创建一个线程池还是一个单一线程。它的返回值都是
ExecutorService.(理解为线程池吧)
得到线程池之后,可以那来用,功能顺藤摸瓜就来了。*/
//?????????为什么要建立单一的线程呢?不是有这么多的道路嚒?
//接口是不能直接new的,但是可以在后面加上大括号,表示不是new它,是new它的实现类。既然是实现类就要写上实现类的方法。
pool.execute(new Runnable(){
public void run(){
for (int i = 1; i < 1000; i++) {//那么车怎么来,要先添加到道路上。
try {
Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);
//道路上什么时候出现一辆车呢?不一定,用随机数表现更能贴近生活。这里设定一个1-10S内的值、+1是变成1-10.因为是毫秒所以*1000
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} //避免阻塞,每隔一秒产生一辆车。
vehicles.add(Road.this.name+"_"+i+" ");//表示那条道路上的第几辆车。 构造方法中不能用线程的sleep,除非是在线程内
} //当内部类要访问外部类的成员变量的时候,成员变量可以加上final,或者里面加上Road.this.
}
}); //以上是车部分的代码。车上路要过十字路口,那么路况是什么样的呢,需要一个定时器。如果看是绿灯,就隔一秒放一辆车过去
//定时器 scheduled:预定,排定。 最小使用数量。
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
//FixedRate 是固定频率的方法。
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){ //command 我们要执行的程序
public void run(){ //重写方法
if (vehicles.size()>0) { //如果集合大于0表示有车,
boolean ligthed =Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted(); //检查灯是否为亮,亮的话就过车。
//思路是既然路线是由南到北,那么取到南到北的灯就相当于是这条线路了。往下走,是亮着就执行、
if (ligthed) { //犯错的地方,类型直接填入
System.out.println(vehicles.remove(0)+"is traversing !");
}
}
}
},
1, //initialDeley 指定延迟执行的时间
1, //period 间隔时间,周期
TimeUnit.SECONDS); //这里指时间单位 TimeUnit.具体
//这样这个定时器就完成了。
}
}
================
定义完道路后,我们还要定义灯。
这个很自然就想到用枚举来实现:
package 交通灯管理系统;
public enum Lamp {
S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false), //S2N(N2S),突然这样用会报错,因为枚举类要先创建,再使用。
//下面这4个灯等是属于对应灯的关系。
N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false), //构造里面传入对应的灯,以及下一个灯,状态
//下面的灯因为总是右拐,所以默认是常亮
S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);
//那么这个灯是不是亮着呢?所以要有自己的变量。
private boolean lighted;
//而十字路由于对应位置的灯是一样的,所以要有一个变量,表示对应的灯。
private String oppoSite;
//建立下一个灯的变量
private String next;
private Lamp(String oppoSite,String next,boolean lighted){
this.oppoSite=oppoSite;
this.next=next;
this.lighted=lighted;
}
private Lamp(){ //印务部分枚举是没有构造的
}
public boolean isLighted(){//对于boolean型的JavaBean而言,方法名前面是is。
return lighted;
}
public void light(){
this.lighted=true;
if (oppoSite!=null) { //这样限制进入条件,避免了死循环
Lamp.valueOf(oppoSite).light(); //可以将字符串转换成枚举元素,返回对应的枚举对象 对面也亮灯
}
System.out.println(name()+"Lamp is green,下面应该有6个方向可以通行,4个右拐和2个绿灯(成对)");
}
public Lamp blackOut(){
this.lighted=false;
if (oppoSite!=null) { //这样限制进入条件,避免了死循环
Lamp.valueOf(oppoSite).blackOut(); //可以将字符串转换成枚举元素,返回对应的枚举对象
}
Lamp nextLamp =null;
if (next!=null) {
nextLamp =Lamp.valueOf(next);
System.out.println("绿灯由"+name()+"----------->切换为"+next);
nextLamp.light(); //如果下一个灯不会空,则表示已经转到下一个灯
}
return nextLamp;
}
}
=============
完成道路和灯之后,那灯如何运作还需要一个控制器(控制程序)。
它的作用就是控制灯亮或不亮
package 交通灯管理系统;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class LampController {
//因为是控制灯的状态,它应该有一个变量
private Lamp currentLamp;
//在构造方法里对灯进行控制
public LampController(){
currentLamp=Lamp.S2N; //将一个 起始的灯赋给控制器,
currentLamp.light(); //调用方法后,连带着下个灯开始进行循环运作。
//运作的方式有了,该如何进行运作呢,需要有时间差。这就需要一个定时器
ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
@Override
public void run() {
currentLamp=currentLamp.blackOut();//获取下一个灯
}
},
10, //固定延迟时间
10, //固定间隔时间
TimeUnit.SECONDS); //单位是秒
}
}
最后是mainClass进行测试,进行验证。
package 交通灯管理系统;
public class mainClass {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
//常规的做法,我们可能因为12条线路分别new出12个对象,分别调用方法会显得格外的繁琐,
//多个同类型数据进行操作的时候,要想到是否能用数组集合进行优化。
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]);
}
new LampController();
}
}
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