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黑马程序员--交通灯管理系统

2014-05-12 17:53 302 查看
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交通灯管理系统项目

1.需求

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: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

通过Log方式展现程序运行结果

2.需求分析

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,程序只需考虑下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。



1)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。

1 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。

2 每条路线上随机增加新的车辆,增加到一个集合中保存。

3 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。

2)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。

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)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。

2 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。

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。

3) 从以上结论可以得出3个类: Road Lamp LampController

Road 路线类

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。

Lamp 灯类

1 每个路线都配有一个灯用来表示情况 及有12盏灯,因为该对象为固定的,所以可以用枚举表示

2 每个灯对象都需要知道 自己灯的状态 知道自己红灯后 谁将变成绿灯,

以及对应的灯(分成四组 如 东->西 对应 西->东; 东->南 对应 西->北 等)

3 变绿灯 变红灯 得到灯的状态

LampController 灯控制器类

初始化的时候将某个路灯变绿 同时用定时任务去控制灯的状态。

4)涉及JDK线程池类

线程工厂调度类 Executors

static ScheduledExecutorService 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。

static ExecutorService newSingleThreadExecutor()

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。

定时任务类 ScheduledExecutorService

ScheduledFuture<?> 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。

线程池类 ExecutorService

void execute(Runnable command)在未来某个时间执行给定的命令。该命令可能在新的线程、

已入池的线程或者正调用的线程中执行,这由 Executor 实现决定。

3 详细代码

package cn.trafic;

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;

/**
* 路线
* @author 李昂志
*/
public class Road {
private List<String> vehicles ;
private String name;

public Road(String name){
this.name = name;
vehicles = new ArrayList<String>();
/*
* 每过1-10 秒 马路添加一辆新的 车辆
* 线程池
*/
ExecutorService pool =  Executors.newSingleThreadExecutor();
pool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
int i = 1;
while(true){
try {
Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
vehicles.add(Road.this.name+"_"+ i++);
}
}
});
/*
* 定时器任务 每隔1秒钟去检查 路口的灯状态 如果灯是绿色 及在前面的车驶过马路
*/
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
//线程执行的任务
new Runnable() {
@Override
public void run() {
if(vehicles.size()>0){
if(Lamp.valueOf(Road.this.name).isgreen()) {
System.out.println(vehicles.remove(0)+" 驶过马路");
}
}
}
},
1, //首次执行时间
1, //以后每次执行的时间
TimeUnit.SECONDS);//执行时间是按秒 分 时 什么东西运算的
}
}


package cn.trafic;
/**
* 灯类
* @author 李昂志
*/
public enum Lamp {
//北线 对应南
North_左("South_左","North_前",false),
North_前("South_前","West_左",false),
North_右(null,null,true),
//西路线 对于东
West_左("East_左","West_前",false),
West_前("East_前","North_左",false),
West_右(null,null,true),
//南路线 对应北
South_左(null,null,false),
South_前(null,null,false),
South_右(null,null,true),
//东路线 对应西
East_左(null,null,false),
East_前(null,null,false),
East_右(null,null,true);

private boolean green;
private String opposite_lamp;   //对应的路线灯
private String next_lamp;		  //下一个灯
/**
*
* @param opposite_lamp  对应的灯
* @param next_lamp 下一个灯
* @param light  是否是绿灯
*/
private Lamp(String opposite_lamp,String next_lamp,boolean green){
this.opposite_lamp = opposite_lamp;
this.next_lamp = next_lamp;
this.green = green;
}
/**
* 灯变绿
*/
public void changeGreen(){
this.green = true;
if(opposite_lamp != null){

Lamp.valueOf(opposite_lamp).changeGreen();
System.out.println(this.name()+"与 " +opposite_lamp+" 变成绿灯了 ");
}
}
/**
* 灯变红
*/
public Lamp changeRed(){
this.green = false;
Lamp nextLamp = null ;
if(opposite_lamp != null){
Lamp.valueOf(opposite_lamp).changeRed();
nextLamp = Lamp.valueOf(next_lamp);
nextLamp.changeGreen();
System.out.println(this.name()+"与 " +opposite_lamp+" 变成红灯了 ");
}
return nextLamp;
}
/**
* 是否是绿灯
* @return
*/
public boolean isgreen(){
return this.green;
}
}


package cn.trafic;

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

/**
* 灯的控制器
* @author 李昂志
*/
public class LampController {
private Lamp currentLamp ;

public LampController(int startTime, int againTime){
currentLamp = Lamp.North_前;
currentLamp.changeGreen();
ScheduledExecutorService timer =  Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleWithFixedDelay(
new Runnable() {
public void run() {
currentLamp = currentLamp.changeRed();
}
},
startTime,
againTime,
TimeUnit.SECONDS);

}
}


package cn.trafic;
/**
* 启动类
* @author 李昂志
*/
public class StartMain {
public static void main(String[] args) {
String[] arg = new String[]{"North_右","North_前","North_左","West_右","West_前",
"West_左","South_右","South_前","South_左","East_右","East_前","East_左"};
for(int i =0;i<arg.length ;i++){
new Road(arg[i]);
}
new LampController(5,5);
}
}


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