模拟交通灯管理系统

模拟交通灯管理系统

模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如下：

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。

学习总结：
学习了张老师的这个视频后呢，我自己又从新修改了一些。做一个程序思路是最重要的。有了思路我们才知道怎么做。从整个程序下来，我认为最难实现的就是如何实现两个所对应的灯怎么实现同步操作。实现了这个这个程序也就解决了。
思路：要完成这个模拟程序呢，要先知道有那些对象来完成的。这个系统由 交通灯 、灯的控制系统 、 路 这些对象组成。这是为什么有路呢？路是用来产生车对象的。
灯的设计：
首先，一个路口的灯的数量即车的行车路线是固定的，也就是那几种，那么我们可以用枚举来设计灯。
一个十字路口，如果加上向右转的话（右转一般是放行，即常绿），总共应该是12人灯，即12条路线。
由对应关系可知，除了4条右转线不用管，其余8条其实是由4个对应灯，即由4个之间切换即可,4个逻辑灯就可以管理一个路口。
但考虑到，如果某个时间只有一个方向有来车，那么我们可以让这个来车方向的车即可以直行也可以左转，
那么这时就得把灯分开来设置了，决定还是设置12个灯，由控制系统来决定放行那边车辆。
控制系统：
该控制系统来完成，路口所有灯的切换。
路：
路不应该看成4条路，因为一个路口一般是12条路线，而这12条路线是独立进行的，所以应该看成是12条路业看带。并且让这12条路随机产生出有车的出现，并监控交通灯是否可让车通行。这里为什么不是车去监控，而是让路去监控呢？因为车是随机出现，而路是固定的。不然怎么产生车呢？当然是路产生了车。所以由路来监控，发现是绿灯就放行车辆。

最有效的笔记当然得加上代码了，这样复习，查阅才方便。
下面来看我们的实现代码吧。

灯Lamp 类：
上面说到灯由枚举来完成，并且主要是如何完成对应灯的同步操作。
我是这样设计的枚举元素，即行车路线所对应的灯。该元素带上两个参数，一个参数表示与之是同步操作的灯，另一个灯表示，该灯此刻是绿灯还是红灯，true 表示是绿灯。如果只有一个参数，即表示该灯没有对应相同操作的灯。
如：
S2N("N2S",false), S2W("N2E",false), S2E(true),

实现灯的红绿变化：

　　public void setLamp(boolean setlamp)
{
this.lampSwitch = setlamp;
if(vehicle!=null)  //如果有存在对应灯，则对应灯也同时变化
　　			Lamp.valueOf(vehicle).setLamp(setlamp);
　　}

vehicle:表示与该灯应有相同操作的灯的名字。
每一组灯之间的切换，该方法实现切换到下一组灯：

　　public Lamp nextLamp()
{
if(this==S2N || this==N2S)   //南北直行
return E2W;
else if(this==E2W || this==W2E) //东西直行
return S2W;
else if(this==S2W || this==N2E) //南-->西  北-->东
return E2S;
else if(this==E2S || this==E2N)  //东-->南  西-->北
return S2N;

return null;
}

控制系统 LampController 类：
它主要实现灯的切换，所以调用灯的方法来完成即可。

//关闭当前灯，绿-->红
lamp.setLamp(false);

//切换另一组灯
lamp = lamp.nextLamp();

//开启当前灯，设为绿灯
lamp.setLamp(true);
在这里有一问题了，怎么实现灯的定时切换呢？
这就是我在这学到的一个新知识了，由Executors 类来完成。
该类可以完成，让时间的倒计时，让某个线程多久后执行和每隔多长时间执行一次等方法。
所以应熟练该方法的应用。
//创建一个线程池，控制系统多久去切换灯一次

ScheduledExecutorService time = Executors.newScheduledThreadPool(1);
time.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run() {

//输出当前是绿灯路线
Lamp [] all = Lamp.values();
for(int i=0; i<all.length; i++)
{
if(all[i].isGreenlamp())
System.out.println(all[i].name()+"可通行");
}

//关闭当前灯，绿-->红
lamp.setLamp(false);

//切换另一组灯
lamp = lamp.nextLamp();

//开启当前灯，设为绿灯
lamp.setLamp(true);

}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);

路 Road 类
该类呢，主要完成车的产生和车的放行的一模拟过程。
车如何产生呢？？使用循环随机产生。
for(int i=1;i<1000;i++){
try {
Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000); //让车随机等待一段时间产生。

}
catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();
}
vehicles.add(Road.this.name + "__" + i);
}

每隔1秒去看是否是绿灯，是即可放行。

ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);

timer.scheduleAtFixedRate(

new Runnable(){


public void run(){

if(vehicles.size()>0){


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

if(lighted){

System.out.println(vehicles.remove(0) + " 我看到绿灯，走了...");

}

}

}

},

1,

1,

TimeUnit.SECONDS);

最后就是主函数了。
这是当然是先产生一个控制系统，再完成12条路的修建了。
//产生12个方向的路线
String [] directions = new String[]{
"S2N","S2W","S2E",

"E2W","E2S","E2N",

"N2S","N2E","N2W",

"W2E","W2N","W2S"
};
for(int i=0;i<directions.length;i++){

new Road(directions[i]);
}

下面附上我自己改写的源代码：

package com.itcast.traffic;

public class MainClass {
public static void main(String [] args)
{
//交通灯系统运行
new LampController();

//产生12个方向的路线
String [] directions = new String[]{
"S2N","S2W","S2E",
"E2W","E2S","E2N",
"N2S","N2E","N2W",
"W2E","W2N","W2S"
};
for(int i=0;i<directions.length;i++){
new Road(directions[i]);
}
}
}

public enum Lamp {

//12条路线的灯，第一个参数：表示与该灯一样，第二个：表示是否为绿灯。
S2N("N2S",false),S2W("N2E",false),S2E(true),	//由南方来车
E2W("W2E",false),E2S("W2N",false),E2N(true),	//由东方来车
N2S(false),N2E(false),N2W(true),	//由北方来车
W2E(false),W2N(false),W2S(true);	//由西方来车

boolean lampSwitch; //保存灯当前状态
String vehicle;	//该灯的对应灯

private Lamp (boolean lampswitch)
{
this.lampSwitch = lampswitch;
}
private Lamp (String vehicle,boolean lampswitch)
{
this.vehicle = vehicle;
this.lampSwitch = lampswitch;
}

//设置灯是红还是绿
public void setLamp(boolean setlamp)
{
this.lampSwitch = setlamp;
if(vehicle!=null)  //如果有存在对应灯，则对应灯也同时变化
Lamp.valueOf(vehicle).setLamp(setlamp);

if(setlamp)
System.out.println("........................."+this.name()+"变绿灯");
else
System.out.println("......................................"+this.name()+"变红灯");
}

//该灯是否是绿灯
public boolean isGreenlamp()
{
return this.lampSwitch;
}

//切换到另一组灯
public Lamp nextLamp()
{
if(this==S2N || this==N2S)   //南北直行
return E2W;
else if(this==E2W || this==W2E) //东西直行
return S2W;
else if(this==S2W || this==N2E) //南-->西  北-->东
return E2S;
else if(this==E2S || this==E2N)  //东-->南  西-->北
return S2N;

return null;
}

}

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;
/*
* 路：用来模拟每条路上随机产生车，并在模拟让车每隔一段去看对应灯是否是绿灯，是，即通行
*
* 每一个灯对应一条路线
* */

public class Road {
//保存该路上的车辆
private List<String>  vehicles = new ArrayList<String>();

private String name =null; //保存车辆名字

public Road(String name){
this.name = name;

//模拟车辆不断随机在路上产生
ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
pool.execute(new Runnable(){
public void run(){
for(int i=1;i<1000;i++){
try {
Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
vehicles.add(Road.this.name + "__" + i);
}
}

});

//每隔一秒检查对应的灯是否为绿，是,则放行辆车
ScheduledExecutorService timer =  Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run(){
if(vehicles.size()>0){
boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isGreenlamp();
if(lighted){
System.out.println(vehicles.remove(0) + " 我看到绿灯，走了...");
}
}

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

}
}

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

public class LampController {
Lamp lamp = null;

LampController()
{
//设置起始值，让南-->北先
lamp = Lamp.S2N;
lamp.setLamp(true);

//创建一个线程池，控制系统设置多久切换一次
ScheduledExecutorService time = Executors.newScheduledThreadPool(1);
time.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run() {

//输出当前是绿灯路线
Lamp [] all = Lamp.values();
for(int i=0; i<all.length; i++)
{
if(all[i].isGreenlamp())
System.out.println(all[i].name()+"可通行");
}

//关闭当前灯，绿-->红
lamp.setLamp(false);

//切换另一组灯
lamp = lamp.nextLamp();

//开启当前灯，设为绿灯
lamp.setLamp(true);

}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);

}
}