黑马程序员-高新技术-交通灯管理

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学习了张孝祥老师的交通灯项目后，就深深的喜欢上了张孝祥老师的讲课风格，他的每句话话中都显露出了他的清晰、完整、丰富、深入的思维，可以推断出他已经把这个题目理解的非常到位了。他的讲课方式很像我的高中老师，就是把一个题目从头到尾的思路一一的都讲出来，不跳跃任何一个思维点，不遗漏任何一个思维点，这才是一个智者的思路。希望黑马程序员的老师们都能像张孝祥老师一样事无巨细的把一个知识点讲透彻，讲的不遗漏。

同时深刻缅怀张老师，逝者已逝，思维永存！他的思想永远活在我们心中。

    交通灯项目是一个较为典型的面向对象设计，其中涉及了一些“新”知识点。比如

Execuors类，ExecutorServicepool = Executors.newSingleThreadExecutor();

newSingleThreadExecutor()方法创建一个使用单个worker 线程的 Executor，以无界队列方式来运行该线程。

newSingleThreadScheduledExecutor() 创建一个单线程执行程序，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行。

newScheduledThreadPool(int corePoolSize)  创建一个线程池，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行。

    这是创建线程的较新的方法，可以newScheduledThreadPool 方法创建的对象中有一个方法scheduleAtFixedRate(Runnable command,long initialDelay, long period, TimeUnit unit)
          创建并执行一个在给定初始延迟后首次启用的定期操作，后续操作具有给定的周期；也就是将在initialDelay 后开始执行，然后在initialDelay+period 后执行，接着在initialDelay + 2 * period 后执行，依此类推。这类似于一个定时器，可以每隔一定时间来执行该runnable command。

        

题目：      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。

  

   分析可得下图

：

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。

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  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。

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。

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。

l  LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。

l  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。

具体代码如下：

Road类

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 {

   //创建集合，车的名称 的集合

private List<String>vechicles = new ArrayList<String>();

 

   private Stringname = null;

 

   public Road(Stringname) {

      this.name =name;

   //创建一个线程，用来向集合中添加车名，即路上不断上来新车

ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();

      pool.execute(new Runnable() {

 

         @Override

         public void run() {

            for (inti = 0; i < 1000;i++) {

                try {

         //线程休息随机的1至10秒，即随机的上来车辆，并把车名添加到集合中        

Thread.sleep((newRandom().nextInt(10) + 1) * 1000);

                } catch (InterruptedExceptione) {

 

                   e.printStackTrace();

                }

                vechicles.add(Road.this.name +"路上的第" +i + "辆车");

            }

 

         }

      });

      ScheduledExecutorService ses =

//创造一个定时器，每隔一秒检查一下自己线路对应的灯是否是绿的，如果是绿的，就释放一辆车

Executors.newScheduledThreadPool(1);

      ses.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {

 

  

         public void run() {

            booleanlighted =Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();

            if(vechicles.size()!=0){

            if(lighted){

                System.out.println(vechicles.remove(0)+"正在通过");

               

            }

            }

         }

      }, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);

 

   }

 

}

 

 

Lamp类

public enum Lamp {

   //枚举各个路名

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 Stringopposite;

   String next;

   private boolean lighted = false;

  

//构造器包含设置相对的灯，下一盏灯，和红绿状态

   private Lamp(Stringopposite, String next,boolean lighted) {

      this.opposite =opposite;

      this.next =next;

      this.lighted =lighted;

   }

//点亮灯，同时点亮对面的灯，

   public void light(){

      this.lighted =true;

      if (opposite !=null) {

         Lamp.valueOf(opposite).light();

      }

      System.out.println(name()+"灯亮");

   }

//熄灭灯，同时熄灭相应

   public Lamp blackOut() {

      this.lighted =false;

      if (opposite!=null){

         Lamp.valueOf(opposite).blackOut();

      }

      Lamp nextLamp=null;

      if (next!=null) {

         nextLamp = Lamp.valueOf(next);

        

//       nextLamp.light();

//    System.out.println("灯转变从"+name()+"到"+next);

 

      }

      return nextLamp;

   }

//检验灯的状态

   public boolean isLighted(){

      return this.lighted;

   }

 

}

import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

 

public class LampControull {

   private LampcurrentLamp;

  

   //灯控制器

LampControull(){

      currentLamp=Lamp.S2N;

      currentLamp.light();

      ScheduledExecutorService pool =

//创建一个定时器，每隔十分钟把当前的灯熄灭，再把下一盏灯点亮

Executors.newScheduledThreadPool(1);

      pool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {

        

  

         public void run() {

           

            System.out.println("来啊");

                currentLamp=currentLamp.blackOut();

                currentLamp.light();

                System.out.println("灯转变为"+currentLamp.name());

           

           

         }

      }, 10, 10, TimeUnit.SECONDS);

   }

 

}

public class Main {

 

   public static void main(String[] args) {

      final String[]directions = new String[] {"S2N", "S2W","E2W", "E2S",

            "N2S", "N2E", "W2E", "W2N", "S2E", "E2N", "N2W", "W2S" };

 

     

        

            for (inti = 0; i < 12;i++) {

                new Road(directions[i]);

            }

  

     

      new LampControull();

   }

 

}