黑马程序员 交通灯管理系统笔记总结

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交通灯管理系统
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：

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。
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分析：

首先需要对事物进行分析：
总共有12条路线，分别是南向北、北向南、南向西、北向东、东向西、西向东、东向南、西向北加上四个右转弯南向东、东向北、北向西、西向南。

路线太多容易搞乱，画图对比下就清楚很多。



每条路线都有一个红绿灯对其进行控制，总结规律如下：
右转弯的4条路线随时可以通行，所以假设控制等为常绿状态。
另外可以发现北向南和南向北通行状态是相同的，同样南向西和北向东、东向西和西向东、东向南和西向北的通行状态也是相同的，所以，只考虑南向北、南向西、东向西、东向南这4条路线相反方向的路线的控制灯跟随这4条路线切换，不额外考虑。

按照面向对象的思想进行分析：

题目中涉及到的对象有：红绿灯，红绿灯的控制系统，汽车，路线。

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。按照面向对象的分析经验：谁拥有数据，谁就对外提供操作这些数据的方法。可以将车看成路上存储的数据。
需要设计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。

这时就需要设计一个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，并且方法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类中还需要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类用枚举来做会更加的方便，永远都只有代表12个方向的灯的实例对象。

最后设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。

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Road对象代表一条路线，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。

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>();//定义集合，用来存储车。
private String name = null;
public Road(String name){
this.name = name;
ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();//创建一个新的线程来增加车辆。
pool.execute(new Runnable(){
public void run(){
for(int i=1;i<1000;i++){
try {
Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1)*1000);//随机睡眠1-10s
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
vechicles.add(Road.this.name+" "+i);//增加一辆车
}
}
});
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");//如果灯是亮的车就通过
}
}
}
},
1,//1s后检查灯是否是亮的
1,//以后每隔1s检查一次
TimeUnit.SECONDS);//设置时间单位为s
}
}

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，并且方法能返回自己的亮黑状态。
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),
N2W(null,null,true),W2S(null,null,true),S2E(null,null,true),E2N(null,null,true);
private boolean lighted;
private String opposite;
private String next;
private Lamp(String opposite, String next,boolean lighted){//定义构造方法记住相反方向的灯，下一个灯和灯的状态
this.opposite = opposite;
this.next = next;
this.lighted = lighted;
}
public boolean isLighted(){
return lighted;
}

public void light(){
this.lighted = true;
if(opposite != null){
Lamp.valueOf(opposite).light();
}
System.out.println(name()+"灯变绿了。");
}

public Lamp blackOut(){//定义灯变红的方法，并返回下一个灯。
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();//使下一个灯变绿
}
return nextLamp;
}
}
设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class LampController {
private Lamp currentLamp;
public LampController(){
currentLamp = Lamp.S2N;
currentLamp.light();
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run(){
currentLamp = currentLamp.blackOut();//调用灯的方法，使当前的灯变红，并返回下一个灯。
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);
}
}

创建主方法：

public class MainClass {
public static void main(String[] args) {
/*

*/
String[] directions = new String[]{"S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2N","N2W","W2S","S2E","E2N"};
for (int i = 0; i < directions.length; i++) {
new Road(directions[i]);
}
new LampController();
}
}

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