黑马程序员-交通灯管理系统

-------
android培训、java培训、期待与您交流！ ---------
交通灯管理系统
交通灯管理系统的项目需求

Ø 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

。。。

Ø 信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。

Ø 应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。

Ø 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。

Ø 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）。

Ø 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。

Ø 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。

逻辑图解




面向对象的分析与设计


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。

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。

设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。

Road类的编写

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。

package com.isoftstone.interview.traffic;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;//并发库，就是多线程
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
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();
//新建单独的线程，返回线程池,给线程池提交一个任务，线程池就会挑选一个空闲的线程来完成这个任务
/*Executors工具往往以S结尾的，里面多是静态方法。这个叫执行器
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。

newFixedThreadPool(int nThreads)参数为池中的线程数
创建一个可重用固定线程数的线程池，以共享的无界队列方式来运行这些线程。
意思是一上来就产生很多线程，这些线程封装为一个组里面，以后有任务的时候，线程池里哪个线程空闲就交予哪个线程来做
*/

/*execute  | 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。
参数：command - 可运行的任务
意思是挑选某个线程来执行*/
pool.execute(new Runnable()

{
public void run()
{	//放入线程后各个路段的车辆增加是随机的
for(int i=1;i<1000;i++)
{
try
{	/*
为了更严谨从1-10秒内的随机值上来一辆车。nextInt(10)  int | nextInt(int n)
返回一个伪随机数，它是取自此随机数生成器序列的、在 0（包括）和指定值（不包括）之间均匀分布的 int 值。*/
Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);//内部类访问外部的成员变量，
}
}

});

//每隔一秒检查当前路段对应的灯是否为绿，是则放行一辆车	计划池，保存的线程数量有1个
ScheduledExecutorService timer =  Executors.newScheduledThreadPool(1);

timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run()
{	//检查路上是否有车
if(vechicles.size()>0)
{   //检查某条线路是否是绿灯
boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
if(lighted)
{
System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing !");
}
//List remove方法返回的是删除的元素
}

}
},
1,
1,
TimeUnit.SECONDS);//规定执行时间度量单位
/*scheduleAtFixedRate 计划固定频率来做这件事
ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(
Runnable command,
long initialDelay,
long period,
TimeUnit unit)枚举类表示单元粒度的时间段
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。如果任务的任何一个执行遇到异常，
则后续执行都会被取消。否则，只能通过执行程序的取消或终止方法来终止该任务。
如果此任务的任何一个执行要花费比其周期更长的时间，则将推迟后续执行，但不会同时执行。

参数：command - 要执行的任务
initialDelay - 首次执行的延迟时间
period - 连续执行之间的周期
unit - initialDelay 和 period 参数的时间单位
schedule   给定延迟后操作一次*/
}
}

Lamp类的编写

1.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。

2.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。

3.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。

4.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。

package com.isoftstone.interview.traffic;
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);
//枚举类的构造方法必须是私有的，对面灯，下一个灯，当前灯的状态
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*/
//存储的是灯的名字，如果是private Lamp opposite;则构造方法S2N(N2S）N2S在后面才定义，会出现变量名找不到的现象。
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();//返回枚举对应的对象
}
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();//N2W.blackOut
}
//Lamp nextLamp = Lamp.valueOf(next);next有等于null的情况，当
Lamp nextLamp= null;
if(next != null)
{
nextLamp = Lamp.valueOf(next);//返回枚举类的常量名
System.out.println("绿灯从" + name() + "-------->切换为" + next);
nextLamp.light();
}
return nextLamp;
}
}

LampController类的编写

1.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。

2.LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。

3.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。

package com.isoftstone.interview.traffic;

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;	由北向南的灯也变亮
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);
/*创建了一个定时器*/
/*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。
参数：corePoolSize - 池中所保存的线程数，即使线程是空闲的也包括在内。
返回：新创建的安排线程池*/

//当前灯和对应的对面灯熄灭，下一个灯开始亮
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public  void run(){
System.out.println("来啊");
currentLamp = currentLamp.blackOut();//返回下个绿灯
}
},
10,//首次执行的延迟时间
10,//连续执行之间的周期
TimeUnit.SECONDS);
/*ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(
Runnable command,
long initialDelay,
long period,
TimeUnit unit)枚举类表示单元粒度的时间段
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。如果任务的任何一个执行遇到异常，
则后续执行都会被取消。否则，只能通过执行程序的取消或终止方法来终止该任务。
如果此任务的任何一个执行要花费比其周期更长的时间，则将推迟后续执行，但不会同时执行。

参数：command - 要执行的任务
initialDelay - 首次执行的延迟时间
period - 连续执行之间的周期
unit - initialDelay 和 period 参数的时间单位*/
}
}

MainClass类的编写

1.用for循环创建出代表12条路线的对象。

2.接着再获得LampController对象并调用其start方法。

package com.isoftstone.interview.traffic;

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]);/*路上增加车为多线程，减少车子也是多线程条件是有绿灯，路的方法主要是增加车辆和减少车辆*/
}

/*产生整个交通灯系统
交通灯管理系统主要是当前灯亮和灯灭
*/
new LampController();//1.调用了light（）方法，10秒后开始熄灯，下个灯开始
}

}

交通灯项目代码运行图解



-------
android培训、java培训、期待与您交流！ ---------