黑马程序员—交通灯管理系统

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：

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，只考虑红的和绿灯

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，具体的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，同等向等待车辆应先放行直行车辆而后放行左转车辆。

5，每辆车通过路口的时间为1s(可通过现在的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方式展示程序运行结果

看完上面的需求后，最让人迷惑的地方就是十字路口的各种同行情况，这时候就需要通过画图，让各种情况一目了然！



从上图中可以看出一共有12条路线，为了统一编程模型，可以假设每条路上都有一个红绿灯对其进行控制，可以假设每条路上

都有一个红绿灯对其进行控制，右转弯的4条路线的控制等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，程序只需要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条路线相反的路线的控制灯跟随这4条

路线切换，不必考虑额外情况。

面向对象的分析和设计思路：

1，需要创建3个对象，分别是Road、Lamp以及控制器LampController

2，Road对象根据上图中的路线情况一共需创建12个对象，每个对象在自己的路线上随机生成车辆，并判断这条路线上的红绿灯

情况，从而对该条路线上的车辆进行放行

3，灯对象Lamp可以设计成一个枚举类，类中有12个成员，分别对应12条线路，其中只需要考虑S2N，S2W，E2W，E2S四个路

线上红绿灯的变化，它们相反方向上的灯都可以根据这4个灯的变化而做相对应的变化，还有四条右转弯路线的灯可以设置为常绿。

变化规律比如S2N变绿，则将相反方向上的N2S也变绿，变红的时候，N2S也变红，而将其下一个灯S2W变绿。

4，LampController类主要作为一个控制器，用于控制灯变红变绿的时间间隔，这里需要用到定时器。

Road类：

package com.itheima.interview.traffic;
import java.util.*;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Road {
//用一个泛型集合来装载每条路线上的车辆
List<String> Vechicles = new ArrayList<String>();

private String name = null;

public Road(String name){
this.name = name;
//创建一个线程，用于控制每条路线上的车辆生成
ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
pool.execute(new Runnable(){
public void run(){
for(int i =1;i<1000;i++){
try{
//时间间隔为1到10s
Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);
}
catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}
Vechicles.add(Road.this.name+"_"+i);//内部类访问外部类里的成员变量
}
}
});

/*
* 创建一个定时器timer，可以延后1s移除道路上的车辆，模拟车辆通过，例如第一辆车通过
* 的时间是1s，那么第二辆车将在2s后通过，第三辆在3s后通过，以此类推。
*/
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run(){
if(Vechicles.size()>0){
//判断这条路上的灯是不是绿的，是绿的指行通过操作
boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
if(lighted==true){
System.out.println(Vechicles.remove(0)+" is traversing");
}
}
}
},
1,
1,
TimeUnit.SECONDS);

}
}


Lamp类
package com.itheima.interview.traffic;

//S2N,S2W,E2W,E2S,N2S,N2E,W2E,W2N,S2E,E2N,N2W,W2S
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);

//构造函数中包含相反方向上的灯，下一个将要亮的灯，以及当前状态
private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){
this.opposite = opposite;
this.next = next;
this.lighted = lighted;
}
private Lamp(){

}

private boolean lighted;
private String opposite;
private String next;

public boolean isLighted(){
return lighted;
}

//将一个路线上的灯变绿，如果存在相反方向的灯，也一起变绿
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个方向能看到汽车通过！");
}

/*
* 将一条路线上的灯变红，如果存在相反方向上的灯，一同变红
* 再判断是否有下一个，有的话将下一个灯变绿，返回下一个灯
*/
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);
Lamp.valueOf(next).light();
}
return nextLamp;
}
}


LampController类
package com.itheima.interview.traffic;

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

public class LampController {
private Lamp currentLamp;

//控制整个系统的运行开始，假设第一个亮的灯是S2N。
public LampController(){
currentLamp = Lamp.S2N;
currentLamp.light();

//创建一个定时器，每隔十秒变化一次灯的状态
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run(){
currentLamp = currentLamp.blackOut();
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);

}
}


MainClass
package com.itheima.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"};

//创建十二个方向上的路线
for(int i=0;i<directions.length;i++){
new Road(directions[i]);
}
//控制器开始运行
new LampController();
}
}

上面就是整个系统的代码部分了，看似很简单，但在做的时候需要考虑的问题和运用到的知识点是非常多的。
首先是对这个系统的分析，面向对象的编程，上来就要明确这个系统需要哪些对象，对象与对象之间是什么

关系，对象之间靠什么数据来进行联系。这些是设计一个系统的根本。

完成了大体的设计之后，再对每一个块进行分析设计，比如具体到Lamp类，就需要考虑这个类自身的一些

设计，包括用什么类型的对象，对象的属性，以及属性的变化，如何将状态的改变传达出去等等。