张孝祥老师交通灯管理系统视频学习

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一、系统实现要求：

交通灯管理系统

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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。

7 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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二、系统分析

1.名词提炼法-------要求中涉及的名词：车辆，路线，信号灯；三者之间的关系，每条线路上都有不同信号灯和车辆。

2.设计模型：

十字路口共有12条路线，其中四条右转线路一直处于通行状态，其余8条线路，可分为方向相对的四组，每一组路线上的红绿灯状态一致，每组选取一条线路组成四条切换灯状态的线路。

线路模型：有自己的名字，车辆池，已建立就异步产生车辆和移动车辆，并根据其上的交通灯判断是否移除车辆。

交通灯模型：使用枚举，它记录对面的灯，以实现每组灯状态一致；记录下一个灯，以实现切换状态

交通灯控制系统模型：记录当前亮着的主控制灯，并定时切换。

3. 路线示意图



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三、代码实现：

1.Road

import java.util.ArrayList;
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 {
/*
* 每条路线，都有自己的名字（name），用于存储车辆的集合（vehicles）。名字和它身上的红绿灯同名，以此获取交通灯枚举（Lamp）
* 同时，每条路线，已生成就应该不停的 随机 产生车辆和 定时移走车辆
*/
private String name;//路线名，与路上的红绿灯同名
private ArrayList<String> vehicles = new ArrayList<String>();//用于存储本线路上的车辆

public Road(String name){
this.name=name;
//随机产生车辆
ExecutorService carMaker=Executors.newSingleThreadExecutor();
carMaker.execute(new Runnable(){
@Override
public void run() {
for(int x =0;x<1000;x++){
//通过sleep方法控制产生车辆的时间间隔，把握节奏
try {
Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);//这里用随机数，以更逼近现实。
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//为通过的车辆编号，并增加到集合中,这里的name有两个，一个构造传进来的参数，一个是外部类的成员变量，所以要区分下
vehicles.add(Road.this.name+"_"+x);
}

}

});
//每个1秒移走车辆，用定时器实现操作
ScheduledExecutorService carMoveTimer=Executors.newScheduledThreadPool(1);
carMoveTimer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
@Override
public void run() {
//如果路上有车且路上的交通灯为绿才移走车辆
if(vehicles.size()!=0){
//通过路的名字获取其交通灯，并判断交通灯是否亮
boolean lighted=Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
if(lighted){
//remove（int index）返回的是移走的那个元素
System.out.println(vehicles.remove(0)+"----正在穿过路口");
}
}

}
},
0,
1,
TimeUnit.SECONDS);
}

}

2.交通灯Lamp类

/*
每个灯，含有三个属性：是否亮（lighted），对面的灯（opposite），下一个要亮的灯（nextLamp）；
三个方法：是否亮（boolean lighted），灯转亮（light（）），灯熄灭（breakout（））

*/

public enum Lamp {
//四个主控制灯,交替顺序：先南向北，然后左转，再东向西，然后左转
S2N("S2W","N2S",false),S2W("E2W","N2E",false),E2W("E2S","W2E",false),E2S("S2N","W2N",false),
//主控制灯对面的灯,这些灯对面的和下一个灯应该为空，否则会陷入死循环
N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),
//四个右转路线的灯，常亮状态。
S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);

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

private Lamp(String next,String opposite, boolean lighted) {
this.next = next;
this.opposite = opposite;
this.lighted = lighted;
}

public boolean isLighted() {
return lighted;
}

public void light(){
this.lighted=true;
if(this.opposite!=null){
Lamp.valueOf(opposite).light();
}
System.out.println(name() + " is Green,下边应该有6个方向能够看到汽车通过");
}

public Lamp breakout(){
this.lighted=false;
if(opposite!=null){//应该判断是否为空，以免陷入死循环
Lamp.valueOf(opposite).breakout();
}
Lamp nextLamp =null;
if(next!=null){//应该判断是否为空，以免陷入死循环
nextLamp=Lamp.valueOf(next);
nextLamp.light();
System.out.println("绿灯从"+name()+"--------->切换为"+next);
}
return nextLamp;
}
}

3.交通灯控制器LampController类：

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

/*
交通灯控制器，记录当前亮的灯
*/
public class LampController {
private Lamp currentLamp=Lamp.S2N;
LampController() {
super();
currentLamp.light();
//定期将当前亮着的灯熄灭。
ScheduledExecutorService constrollTimer =Executors.newScheduledThreadPool(1);
constrollTimer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
@Override
public void run() {
currentLamp = currentLamp.breakout();

}
},
10, //这里要延迟10s，否则一开始会有8条路的绿灯都是亮的，而是将只应该有4条
10,
TimeUnit.SECONDS);
}

}

4.运行启动类：MainClass

public class MainClass {

public static void main(String[] args) {
//生成十二条路线
String[] roadNames={"S2N","S2W","E2W","E2S",
"N2S","N2E","W2E","W2N",
"S2E","E2N","N2W","W2S"};
for(int x=0;x<12;x++){
new Road(roadNames[x]);
}
//启动交通灯控制器
new LampController();

}
}

5.运行结果：

N2S is Green,下边应该有6个方向能够看到汽车通过

S2N is Green,下边应该有6个方向能够看到汽车通过

S2E_0----正在穿过路口

N2S_0----正在穿过路口

N2W_0----正在穿过路口

N2S_1----正在穿过路口

S2E_1----正在穿过路口

W2S_0----正在穿过路口

S2N_0----正在穿过路口

S2E_2----正在穿过路口

N2S_2----正在穿过路口

N2W_1----正在穿过路口

E2N_0----正在穿过路口

N2E is Green,下边应该有6个方向能够看到汽车通过

S2W is Green,下边应该有6个方向能够看到汽车通过

绿灯从S2N--------->切换为S2W

S2W_0----正在穿过路口

N2E_0----正在穿过路口

N2E_1----正在穿过路口

S2W_1----正在穿过路口

N2E_2----正在穿过路口

S2E_3----正在穿过路口

W2S_1----正在穿过路口

S2E_4----正在穿过路口

N2W_2----正在穿过路口

E2N_1----正在穿过路口

S2E_5----正在穿过路口

W2S_2----正在穿过路口

W2E is Green,下边应该有6个方向能够看到汽车通过

E2W is Green,下边应该有6个方向能够看到汽车通过

绿灯从S2W--------->切换为E2W

E2W_0----正在穿过路口

W2E_0----正在穿过路口

E2W_1----正在穿过路口

W2E_1----正在穿过路口

E2N_2----正在穿过路口

N2W_3----正在穿过路口

E2W_2----正在穿过路口

W2E_2----正在穿过路口

W2E_3----正在穿过路口

E2N_3----正在穿过路口

S2E_6----正在穿过路口

E2W_3----正在穿过路口

E2N_4----正在穿过路口

W2E_4----正在穿过路口

S2E_7----正在穿过路口

E2W_4----正在穿过路口

W2E_5----正在穿过路口

W2S_3----正在穿过路口

W2N is Green,下边应该有6个方向能够看到汽车通过

E2S is Green,下边应该有6个方向能够看到汽车通过

绿灯从E2W--------->切换为E2S

E2S_0----正在穿过路口

W2N_0----正在穿过路口

N2W_4----正在穿过路口

E2S_1----正在穿过路口

W2N_1----正在穿过路口

E2S_2----正在穿过路口

W2N_2----正在穿过路口

E2S_3----正在穿过路口

W2N_3----正在穿过路口

E2S_4----正在穿过路口

W2N_4----正在穿过路口

E2S_5----正在穿过路口

W2N_5----正在穿过路口

E2N_5----正在穿过路口

W2N_6----正在穿过路口

W2S_4----正在穿过路口

S2E_8----正在穿过路口

E2N_6----正在穿过路口

W2S_5----正在穿过路口

N2W_5----正在穿过路口

N2S is Green,下边应该有6个方向能够看到汽车通过

S2N is Green,下边应该有6个方向能够看到汽车通过

绿灯从E2S--------->切换为S2N

S2N_1----正在穿过路口

N2S_3----正在穿过路口

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