黑马程序员_<<交通灯管理系统>>

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1.交通灯管理系统逻辑

1. 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。

2.面向对象的分析与设计

1.道路的分析设计

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。

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.交通灯的分析与设计

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。

3.编写

1.Road

name：道路的名称

vechicles:本道路上存放汽车的集合

思路：

1.在初始化本道路的时候，就是创建本道路实例的时候

2.使用了线程池(ExecutorService)对象。本程序中的对象只创建了一个单线程，一个道路也就使用一个线程

3.用随机睡眠时间，向集合中添加元素，就是道路上有车增加

4.使用的定时器(ScheduledExecutorService)对象，每个一段时间从集合中删除元素，就是道路上有车通过了交通灯

5.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;
/**
* 道路类
*/
public class Road {

private String name = null;
private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();

public Road(String name) {
this.name = name;
ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();// 创建了含有单线程的线程池
pool.execute(new Runnable() {// 开始执行

public void run() {
int i = 0;
while (true) {
for (i = 1; i < 100000; i++) {
try {
Thread
.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);// 向集合中添加元素
}

}

}
});
/*
* 创建了定时器，定义每隔一段时间移除集合中的第一个元素，相当于第一个车通过了交通灯
* 如果当前的道路上的交通灯亮了，并且此时方向上有车，那么据移除
*/
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);
}
}

2.Lamp

交通灯类

lighted：此时的灯是否亮着，亮着表示绿灯，否则是红灯

opposite：相反方向的灯，和当前的等变化是一样的

next：表示当前灯转向的下一个灯的方向

思路：

1.对于每一个到呢个都要指明其相反方向的等，下一个灯，此时是否亮着

2.右转弯的等相当于常绿，并且没有下一个灯和反方向的灯

3.当前方向的灯和相反方向的灯的变化是一样的，和下一个灯的方法的灯的变换是相反的

public enum Lamp {
S2N("N2S", "S2W", false), S2W("N2E", "E2W", false), E2W("W2E", "E2S", false), E2S(
"W2N", "S2N", false), N2S(null, null, false), N2E(null, null, false), W2E(
null, null, false), W2N(null, null, false), 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 opposite, String next, boolean lighted) {
this.opposite = opposite;
this.next = next;
this.lighted = lighted;
}

private Lamp() {

}
/**
* 判断是否亮着
*/
public boolean isLighted() {
return lighted;
}
/**
* 指定其当前等变亮，但是如果有反向的灯，那么也变量
*/
public void light() {
this.lighted = true;
if (opposite != null) {
Lamp.valueOf(opposite).light();
}
System.out.println(name() + "  lamp is green 下面总共可以有六个方向看到汽车穿梭");

}
/**
* 当前灯等变暗，反向的也变暗(如果有的话)
* 同时要返回下一个灯，这样便于操作
* 同时也要指定下一个灯变亮
*/
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;
}
}

3.LampController

交通灯控制器

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

1.currentLamp要操作的灯

2.首先要在构造方法中指定当前初值，相当于头的就是要设定第一个为绿的灯

3.定义了定时器，每次一段时间要对操作的灯进行变化，操作不同的方向的灯

4.利用灯变暗(blackOut)方法的返回值来对操作的灯进行变化

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

public class lampController {
private Lamp currentLamp;

private lampController() {
//start();
}
/**
* 开始启动
*/
public void start() {
this.currentLamp = Lamp.S2N;
this.currentLamp.light();
ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run(){
currentLamp=currentLamp.blackOut();//当前灯变暗

}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);
}
/**
* 单例模式，返回当前类对象，
*/
public static lampController getlampController(){
return new lampController();
}
}

4.启动类(MainClass)

/**
* 测试类，就是交通灯系统的入口类
*/
public class MainClass {
public static void main(String[] args) {
/**
* 初始化个方向的道路
*/
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]);
}
/*启动交通灯控制器
* 如果不启动的话，那么就四个右转弯的方向可以运行*/
lampController controller=lampController.getlampController();
controller.start();//启动
}

}

5.运行结果

2. 总结

1.用到的知识

1.面向对象的设计

2.枚举(Lamp)

3.线程(线程池，定时器)

4.单例设计模式(交通灯控制器)

2.小构思

完善此系统，那么就使用一个计数器，在计算一段时间内的车辆数，然后存起来，把时间也存起来，

然后在从新开始计算，这样循环的计数，

那么在道路上设计集合存储长度的话，那么就改成一直循环，直到程序退出。

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