黑马程序员_交通灯管理系统学习日记

------- android培训、java培训、期待与您交流！
----------
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：

 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。

程序分析：



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。

面向对象的分析与设计：

初步设想一下有哪些对象：红绿灯，红绿灯的控制系统，汽车

，路线。汽车看到自己所在路线对应的灯绿了就穿过路口吗？

不是，还需要看其前面是否有车，看前面是否有车，该问哪个

对象呢？该问路，路中存储着车辆的集合，显然路上就应该有

增加车辆和减少车辆的方法了。再看题目，我们这里并不要体

现车辆移动的过程，只是捕捉出车辆穿过路口的过程，也就是

捕捉路上减少一辆车的过程，所以，这个车并不需要单独设计

成为一个对象，用一个字符串表示就可以了

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。

张孝祥老师提供了面向对象经验：

谁拥有数据，谁就对外提供操作这些数据的方法。

他还举了n个例子：

1.人在黑板上画圆，有对象person，blackboard,circle,draw

(){x,y-->radius}的方法是圆提供的

2.刹车的动作是列车的，而不是人的

3，售货员统计收获小票的金额，统计收获小票的方法是小票的

4.你把门关上了，关门的动作是门而不是你

5.两块石头磨成一把石刀，石刀可以砍树，砍成木材，木材做

成椅子”，

StoneKnife=KnifeFactory.createKnife(Stone)

Stone

material=StoneKnife.cut(tree)

tree

chair=ChairFactory.makeChair(material)

material

chair

6.“球从一根绳子的一段移动到了另一端

class Point{

private int x,y;

public Point(int x,int y){

this.x=x;

this.y=y;

}

public int getX() {

return x;

}

public void setX(int x) {

this.x = x;

}

public int getY() {

return y;

}

public void setY(int y) {

this.y = y;

}

}

class Rope{

private Point start;

private Point end;

Public Rope(Point start,Point end){

this.start=start;

this.end=end;

}

public Point nextPoint(Point currentPoint){

CurrentPoint.x=end;//由于没有约定绳子，所以这里简单设计

。其实如果要完成，还有用一个定时器，动态的改变点得坐标

。

}

}

class Ball{

private Rope rope;

private Point currentPoint;

public Ball(Rope rope,Point startPoint){

this.rope=rope;

this.currentPoint=startPoint;

}

public void move(){

currentPoint=rope.nextPoint(currentPoint);

System.out.println("小球移动到了，"+currentPoint);

}

}

Road类的编写:

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。

在讲Road对象的定时器代码时，因为开始阶段还没有设计Lamp

类，所以，检查该方向上的灯是否为绿的代码暂时先采用短路

方式。

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;

/**

* 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。

*

*/

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:

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;

/**

* 每个Lamp元素代表一个方向上的灯，总共有12个方向，所有

总共有12个Lamp元素。

* 有如下一些方向上的灯,每两个形成一组，一组灯同时变绿

或变红，所以，

* 程序代码只需要控制每组灯中的一个灯即可：

* s2n,n2s

* s2w,n2e

* e2w,w2e

* e2s,w2n

* s2e,n2w

* e2n,w2s

* 上面最后两行的灯是虚拟的，由于从南向东和从西向北、以

及它们的对应方向不受红绿灯的控制，

* 所以，可以假想它们总是绿灯。

*

*/

/**/

public enum Lamp {

/*每个枚举元素各表示一个方向的控制灯*/

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 Lamp(String opposite,String

next,boolean lighted){

this.opposite = opposite;

this.next = next;

this.lighted = lighted;

}

/*当前灯是否为绿*/

private boolean lighted;

/*与当前灯同时为绿的对应方向*/

private String opposite;

/*当前灯变红时下一个变绿的灯*/

private String next;

public boolean isLighted(){

return lighted;

}

/**

* 某个灯变绿时，它对应方向的灯也要变绿

*/

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！");

}

/**

* 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

* @return 下一个要变绿的灯

*/

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:

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。

LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。

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。

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();

/*每隔10秒将当前绿灯变为红灯，并让下一

个方向的灯变绿*/

ScheduledExecutorService timer =

Executors.newScheduledThreadPool(1);

timer.scheduleAtFixedRate(

new Runnable(){

public void

run(){

System.out.println("来啊");

currentLamp = currentLamp.blackOut();

}

},

10,

10,

TimeUnit.SECONDS);

}

}

测试类的编写

MainClass类的编写:

用for循环创建出代表12条路线的对象。

接着再获得LampController对象并调用其start方法。

package com.isoftstone.interview.traffic;

public class MainClass {

public static void main(String[] args) {

/*产生12个方向的路线*/

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]);

}

/*产生整个交通灯系统*/

new LampController();

}

}

------- android培训、java培训、期待与您交流！
----------