9_交通灯管理系统

最新推荐文章于 2014-05-08 10:01:28 发布

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项目需求如下

1、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

2、信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。

3、应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。

4、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。

注意：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。

5、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）。

6、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。

7、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。

分析路口的实际情况（图例表示）

面向对象的分析与设计

1、每条路线上都会出现很多次车，公路上要随机增加新的车辆，在灯绿期间还要每秒钟减少一辆车。

（1）、首先上来一个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）、每条道路上随机增加新的车，添加到一集合中保存。

（3）、每条道路每隔一秒都会检查控制本路线的灯是否为绿灯，“是”则将本道路上保存车的集合中的第一辆车去除，即表示该车穿过了十字路口。

2、每条道路每隔一秒都会检查控制本道路的路灯是否为绿灯，一个路灯由绿变红时，应该将下一个方向的红灯变绿灯。

（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（绿灯）或不亮（红灯），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）、一共12条道路，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，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路灯时，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类设计

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。

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 {
	
	//定义存放汽车的集合
	private List<String> vechicles=new ArrayList<String>();
	private String name=null;
	
	public Road(String name)
	{
		this.name=name;
		
		//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。
		ExecutorService pool=Executors.newSingleThreadExecutor();
		//随机（在1-10秒内）产生汽车，并将汽车添加到集合中
		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 (InterruptedException e) {
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}
					vechicles.add(Road.this.name+"_"+i);
				}
			}
		});
		//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。
		 ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);
		 //创建并执行一个在给定初始延迟后首次启用的定期操，此操作为：vechicles不空，且灯为绿灯，就让车辆通过，即vechicles集合中元素减一
		 timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
			
			@Override
			public void run() {
				// TODO Auto-generated method stub
				if(vechicles.size()>0){
					boolean lighted=Lamp.valueOf(Road.this.name).isLigted();
					
					if(lighted){
						System.out.println(vechicles.remove(0)+"  is traversing!");
					}
				}
			}
		}, 
		1, 
		1, 
		TimeUnit.SECONDS);
	}
	
}

Lamp类设计

1、整个系统中有12个方向上的路灯，在程序的其它地方要根据路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

2、每个LuDeng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LuDeng对象依次轮询变亮，LuDeng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。

3、增加让LuDeng变亮和变黑的方法：light和blackOut，对于S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的LuDeng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。

4、除了S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的LuDeng对象之外，其它方向上的LuDeng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LuDeng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。

public enum Lamp {
	//定义了12条路线，参数的意义：和此方向相对应的灯的状态也为绿，下一个灯，下一灯的颜色
	S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),
	//下面元素表示与上面的元素的相反方向的灯，它们的“相反方向灯”和“下一个灯”应忽略不计！
	N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),
	//由南向东和由西向北等右拐弯的灯不受红绿灯的控制，所以，可以假想它们总是绿灯
	S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);
	
	
	private boolean lighted;//当前灯是否为绿
	private String opposite;//与当前灯同时为绿的对应方向
	private String next;//当前灯变红时下一个变绿的灯
	
	private Lamp(){
	}
	private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){
		this.opposite=opposite;
		this.next=next;
		this.lighted=lighted;
	}
	
	public boolean isLigted(){
		return lighted;
		
	}
	
	//某个灯变绿时，它对应方向的灯也要变绿s
	public void light(){
		this.lighted=true;
		if(opposite!=null){
			//valueOf（)返回此参数对应的枚举类型，然后调用灯变绿的方法
			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！");
	}
	
	// 某个灯变红时，对应方向的灯也要变红，并且下一个方向的灯要变绿
	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类设计

1、整个系统中只能有一套交通灯控制系统，所以，LuDengController类最好是“单例设计模式的”。

2、LuDengController构造方法中要设定第一个为绿的灯。

3、LuDengController对象的start方法中将当前路灯变绿，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。

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

public class LampController {
	private Lamp currentLamp;
	public LampController(){
		//获取当前灯
		currentLamp=Lamp.S2N;
		//当前的灯为绿
		currentLamp.light();
		
		//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。
		ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);
		//定时获取下个灯
		timer.scheduleAtFixedRate(
				new Runnable() {
					
					@Override
					public void run() {
						// TODO Auto-generated method stub
						System.out.println("来啊");
						//获取下一个灯
						currentLamp=currentLamp.blackOut();
					}
				}, 
				10, 
				10,
				TimeUnit.SECONDS);
		
	}
}

MainClass类设计

1、用for循环创建出代表12条路线的对象。

2、接着再获得LuDengController对象并调用其start方法。

public class MainClass {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		String []directions=new String[]{
				"S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"	
		};
		
		//产生12个方向的路线
		for(int i=0;i<directions.length;i++)
		{
			new Road(directions[i]);
		}
		//产生整个交通灯系统
		new LampController();
	}

}

系统分析

（1）先从MainClass.java文件看，里面定义了一个String类型的数组，元素是十二条公路方向的名字，然后下面使用一个for循环不停的创建Road类，因为Road类的构造方法中的参数是Road的名字，所以直接将上面String类型数组中的元素拿来用。

（2）既然用到了Road类，并且使用了一个循环12次的for循环创建Road类，所以直接将目光转向Road类。Road类中，使用一个List有序集合存放String类型的汽车对象vechicles，初始化Road名字是null，在构造方法中，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。同时启动一个定时器，每隔一秒钟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。“定时器”中使用“枚举类LuDeng”获取LuDeng类中lighted的属性，并且定义lighted是“绿灯”，打印出“方向：......的汽车刚刚驶过！”，并且将vechicles集合中的0脚标上的元素去除。

（3）Lamp是一个“枚举类”，里面定义了各个方向上的初始化的数值是多少，Lamp构造方法私有化，参数就是“方向”、“下一个路灯的情况”、“是否亮”。定义一个light方法，里面初始化lighted的值是true，判断如果方向不为null的话，LuDeng类就调用valueOf方法，然后输出“......灯是绿的了，下面总共有6个方向能看到汽车通过！”，定义一个LuDeng类型的blackOut方法，初始值lighted是false，判断如果方向opposite不是null的话，变量nextLamp就切换成next状态，打印“绿灯从......---------->切换为.......”，然后返回nextLamp，
再次返回到MainClass类中，for循环后还会调用LuDengController类，所以转到LampController类中。在这个类中，直接将Lamp创建对象，毕竟是用来控制Lamp类的嘛。构造方法中，将Lamp的初始情况设置成S2N，并且“绿灯”是打开的。定义一个线程，一定时间之后路灯变红。