黑马程序员_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：

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，右转车辆不受信号灯控制。

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。

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。

画图非常有助于理解和分析问题,可将所有交通路线用画图的方式展现出来，这样就很直观地分析出要考虑的几条线路，图示如下：



解决此类问题首先先学习下面向对象的分析与设计的思想。

面向对象设计把握一个重要的经验：谁拥有数据，谁就对外提供操作这些数据的方法。在牢牢掌握几个典型的案例就可以了：人在黑板上画圆，列车司机紧急刹车，售货员统计收获小票的金额，你把门关上了等。

人在黑板上画圆

三个对象：person，blackboard，circle

draw(){

x,y-->radius

}

draw()方法在圆对象里

列车司机紧急刹车,由列车提供刹车的方法。

售货员统计收获小票的金额

售货员对象调用售货票据的getTotalMoney()方法，getTotalMoney()方法内部计算出售货票据的总金额。

学员的两个面向对象的面试题，用面向对象的方式设计如下情景。

“两块石头磨成一把石刀，石刀可以砍树，砍成木材，木材做成椅子”

StoneKnife=KnifeFactory.createKnife(stone)

Stone

material=StoneKnife.cut(tree)

Tree

Chair=ChairFactory.makeChair(material)

Material

Chair

“球从一根绳子的一段移动到了另一端”

有了上面几个面向对象分析与设计的例子,下面来分析本题目.

用面向对象的分析与设计思想来思考:

(1)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。

(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。

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，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。

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。

设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。

初步分析，本题有4个对象：红绿灯，红绿灯控制系统，路线，汽车。

路

北(North)南(South)西(West)东(East)

1,S2N 2,S2W 3,E2W 4,E2S

南到北 南到西 东到西 东到南

路上就应该有增加车辆和减少车辆的方法了。再看题目，我们这里并不要体现车辆移动的过程，只是捕捉出车辆穿过路口的过程，也就是捕捉路上减少一辆车的过程，所以，这个车并不需要单独设计成为一个对象，用一个字符串表示就可以了。

下面开始具体编码：

工程名：traffic

包名：com.isoftstone.interview.traffic

(1)Road类的编写

分析: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。

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）。

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。

具体实现:

package com.isoftstone.interview.traffic;

import java.util.List;

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 {

private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();// 路上的交通工具

private String name = null;// 路的名字

public Road(String name) {

this.name = name;

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);// 每1~10秒随机产生交通工具

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);

}

}

});

//定义一个定时器

ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);

//timer.schedule(command, delay, unit)

timer.scheduleAtFixedRate(

new Runnable() {

@Override

public void run() {

if(vechicles.size()>0){

boolean lighted=Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();

if(lighted){

System.out.println(vechicles.remove(0)+"is traveling!");

}

}

}

},

1,

1,

TimeUnit.SECONDS);

}

}

(2)Lamp类的编写

分析: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。

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。

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。

具体实现:

package com.isoftstone.interview.traffic;

public enum Lamp {

S2N,S2W,E2W,E2S,

N2S,N2E,W2E,W2N,

S2E,E2N,N2W,W2S;

private boolean lighted;//是否点亮

private String opposite;//对应的灯

private String next;//下一个灯

private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){

this.opposite=opposite;

this.next=next;

this.lighted=lighted;

}

private Lamp(){}

public boolean isLighted(){

return lighted;

}

public void light(){

this.lighted=true;

if(opposite!=null){

Lamp.valueOf(opposite).light();//对应的灯变绿

}

System.out.println(name()+" lamp is green!");

}

public Lamp blackOut(){

this.lighted=false;

if(opposite!=null){

Lamp.valueOf(opposite).blackOut();//对应的灯变红

}

Lamp nextLamp=null;

if(next!=null){

//Lamp.valueOf(next).light();//下一个灯变绿

nextLamp=Lamp.valueOf(next);

nextLamp.light();

System.out.println("绿灯从"+name()+"----->切换为"+next);

}

return nextLamp;

}

}

(3)LampController类的编写

分析: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。

LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。

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。

具体实现:

package com.isoftstone.interview.traffic;

import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class LampController {

//控制灯状态的类

private Lamp currentLamp;

public LampController(){

this.currentLamp=Lamp.S2N;

this.currentLamp.light();

//定时切换灯的状态

ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);

//timer.schedule(command, delay, unit)

timer.scheduleAtFixedRate(

new Runnable() {

@Override

public void run() {

currentLamp=currentLamp.blackOut();

}

},

10,

10,

TimeUnit.SECONDS);

}

}

(4)MainClass类的编写

分析: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start方法。

具体实现:

package com.isoftstone.interview.traffic;

public class MainClass {

public static void main(String[] args) {

String[] directions=new String[]{};

for(int i=0;i<directions.length;i++){

new Road(directions[i]);

}

new LampController();

}

}

通过本次学习让我深刻体会到了运用面向对象分析和设计的思想解决问题的方便与快捷，更让我体会到了java语言的强大。随然视频还有些不懂但跟着老师的步子将代码一行一行敲出来最终运行出了结果，心中也挺高兴的，这进一步增强了我学习的信心。

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