黑马程序员--交通灯管理系统

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交通灯管理系统的项目需求

1. 模式实现的路逻辑：

a) 异步随机生成按照各个路线行驶的车辆

l 由南往北的车辆：直行车辆

l 由西往南的车辆：右转车辆

l 由东往南才车辆：左转车辆

l ……

b) 信号灯忽略黄灯，只考虑红绿灯

c) 应该考虑到左转的时候需要看信号灯，而右转的时候是不需要等待的。

d) 每辆车通过路口的时间为1秒（可以通过线程的sleep方式模拟）

e)



l 解析：1号路线，此时南北向的灯为绿色。南向北（S2N），同时也是北向南（N2S），还有右转的四条路线，每次也就是六条路线可以行走。-------红灯准备亮了

l 2号路线：南北方向的灯变红色的时候，也就是南北向的左拐的绿灯亮了，南左拐（S2W）和北也左拐（E2S），-----红灯准备亮了

l 3路线：左拐的灯红了的时候，此时东西方向为绿灯，东西直行，加四个右拐路线。-----红灯准备亮了

l 4号路线：东西方向的灯变红色的时候，也就是东西向左拐的绿灯亮了，东左拐（S2W）和西也左拐（E2S），

l 在回到1号路循环执行……

f) 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

l 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。

l 每条路线上随机增加新的车辆，增加到一个集合中保存。

l 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。

g) 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。

l 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。

l 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。

l 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。

l 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。

l 设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。

2. 代码分析：Road类的编写

a) 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。

b) 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）。

c) 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

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。
* @author张孝祥 www.it315.org
*
*/
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((newRandom().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);
}
}

3. Lamp类的编写

a) 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

b) 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。

c) 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。

d) 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。

/**
* 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。
* @author张孝祥 www.it315.org
**/
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;
}
4. LampController类的编写

a) 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。

b) LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯

c) 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。

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);
}
}

5. MainClass类的编写

a) 用for循环创建出代表12条路线的对象。

b) 接着再获得LampController对象并调用其start方法。

public
class MainClass {

/**
* @param args
*/
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();
}
}

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