黑马程序员——交通灯管理系统

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  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，  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。

             面向对象的设计与分析

 

l 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。

Ø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。

Ø每条路线上随机增加新的车辆，增加到一个集合中保存。

Ø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。

l 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。

Ø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。

Ø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。

Ø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。

Ø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。

Ø设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。

l

                         Road类的编写

 

l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。

l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）。

l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。

代码如下：

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;

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类的编写

 

l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。

l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。

l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。

l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 {

 
  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),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;
  }

   
  private boolean lighted;
   
  private String opposite;
   
  private String next;
  public boolean isLighted(){
    return lighted;
  }
 
   
  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！");
   
  }
 
   
  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类的编写

 

l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。

lLampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。

lLampController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。

 

package com.isoftstone.interview.traffic;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();
   
       
    ScheduledExecutorService timer =  Executors.newScheduledThreadPool(1);
    timer.scheduleAtFixedRate(
        new Runnable(){
          public  void run(){
            System.out.println("来啊");
            currentLamp = currentLamp.blackOut();
        }
        },
        10,
        10,
        TimeUnit.SECONDS);
  }
}

 

main方法

package com.isoftstone.interview.traffic;

public class MainClass {

 
  public static void main(String[] args) {
   
       
    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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