黑马程序员-交通灯管理系统

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模拟现实十字路口的交通管理系统逻辑，项目需求：

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，右转车辆不受信号等控制

具体信号等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方行，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

面向对象的分析与设计

每条线路上都会出现多辆车，线路上要随机增加新的车，在灯绿期间还要每秒较少一辆车。

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，一个灯有绿变红时，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，他们是两两成对的，可以归为4组，所以在编程处理时，只要从这4组中取出一个灯，对这4个灯依次轮询亮灯，与这个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Lamp对象的变亮和变黑的方法中，将对应方向的灯也变亮和变黑。每个灯变黑时，都伴随着下一个灯的变亮，Lamp类中还用了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，每个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。

所以总结下来是3个类：Road类、Lamp类、LampController类

Road类：

* 每个Road对象都一个name成员变量来代表反向，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“线路名_id”的形式来表示)

* 在Road对象的构造方法中启动一个定时器，每隔一秒检查被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

package com.sergio.Traffic;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.*;

/**
* 每条Road对象代表一条路线，总共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，是则将本路线从保存车的集合中的第一辆车移除，即表示车穿过了路口
* Created by Sergio on 2015-06-17.
*/
public class Road {
private List<String> vehicles = new ArrayList<String>();
//路线变量
private String name = null;

//在这个构造函数中，传回那个方向的车，先开启一个线程池用于产生车辆，一个定时器用于观察交通灯的状态
public Road(String name) {
this.name = name;

//模拟车辆不断随机上路的过程.使用线程池，通过产生单个线程的方法，创建一个线程池
ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
pool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i < 1000; i++) {
try {
Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
vehicles.add(Road.this.name + "_" + i);
}
}
});

//每隔一秒检查对象的灯是否为绿，是则方形一辆车。定时器。产生一个单线程，创建定时器
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable() {
@Override
public void run() {
//判断路上是否有车，有则进行相应的亮灯操作和删除操作
if (vehicles.size() > 0) {
boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
if (lighted) {
System.out.println(vehicles.remove(0) + " is traversing");
}
}
}
},
1,
1,
TimeUnit.SECONDS);
}
}

Lamp类：

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变量来表示，选用S2N、S2W、E2W、E2N这个四个方向上的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，在用一个nextLampName变量来表示此灯变亮后的下一个变亮的灯。这个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应用，所以无法在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来表示

增加让Lamp变亮和变量的方法：light和blackOut，对于S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上lamp对象，这个两个方法内部要让想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oppsiteLampName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oppsiteLampName属性必须设置为null，以便防止light和blackOut进入死循环。

package com.sergio.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，
* 程序代表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，以及他们的对应方向不受红绿灯的控制，所以可以假设他们总是绿灯
* Created by Sergio on 2015-06-17.
*/
public enum Lamp {
//每个枚举元素个表示一个方向的控制等
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元素的元素的相反方向的灯，它们的"相反反向灯"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灯右拐弯不受红绿灯的控制，所以假设他们总是绿灯
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，他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 nextLamp 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：

package com.sergio.Traffic;

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

/**
* Created by Sergio on 2015-06-17.
*/
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() {
@Override
public void run() {
System.out.println("开始");
currentLamp = currentLamp.blackOut();
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);
}
}

MainClass类：

用for循环创建出代表12条路线的对象

接着再获得LampController对象并调用其构造方法

package com.sergio.Traffic;

/**
* Created by Sergio on 2015-06-17.
*/

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();
}
}