黑马程序员--7k之交通灯管理系统

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交通灯管理系统

需求：

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。

交通灯管理系统设计分析：

在一个十字路口一共有12条路线：（S--南  N--北  E--东  W--西 ）（S2N：S to N、由南向北）

S2N   S2W   S2E

N2S   N2E    N2W

E2W  E2S    E2N

W2E  W2N   W2S

由常识可知：当一个方向的绿灯亮时，相对方向的绿灯也亮。比如：S2N的绿灯亮时，N2S的绿灯也亮。S2W的绿灯亮时，N2E的绿灯也亮。

并且右转是不受灯控制的。

所以交通灯的设计就只用考虑四个灯即可：S2N、S2W、E2W、E2S。

灯作为一个类来设计时，考虑到只有12个灯（假设右转的路线也有灯，所有右转路线上的交通灯常绿，这样的话方便设计，达到的效果是完全符合标准的），而且这12个灯是唯一确定的，所以把灯这个类设计为枚举类。

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);

        .....

}

每个元素有三个参数，第一个参数是和当前灯相对的灯，这两个灯时刻都是一样的，所以有关系。第二个参数是当前灯的下一个灯，也有关系（就是当前的变红时，下一个灯变绿）。第三个布尔型参数表示当前的是绿色（true）还是红色（false）。

灯的枚举类有三个成员变量：

        /*当前灯是否为绿*/

private boolean lighted;
/*与当前灯同时为绿的对应方向*/

private String opposite;
/*当前灯变红时下一个变绿的灯*/

private String next;

构造方法如下：

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

构造方法为私有的，保证了该类不能被人为的创建对象。枚举类的构造方法必须是私有的。

对灯的操作无非两个：变绿，变红

但是由于一个灯的变化关联着另外两个灯，所以在该类中提供对这两个关联的灯的操作。

当当前灯变绿时，相对的那个灯也变绿：

        public void light(){
this.lighted = true;
if(opposite != null){         
Lamp.valueOf(opposite).light();
}
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！");

}

当当前灯变红时，下一个灯同时变绿：

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;
}

分析完灯，再来分析下一个对象。

交通灯管理系统中的另一个对象：路。

面向对象程序设计的一个思想：谁拥有数据，谁就对外提供操作这些数据的方法。

路上的车辆作为路类里的元素，路这个类就提供操作车辆的方法。

车辆有很多，而且车辆总数不是确定的值，所以把所以车辆放在集合中。

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

泛型接收的参数为车辆名字的类型：String。

初始时车辆集合为空，表明路上没有车，创建一个线程用来生成车辆，每秒钟生成一辆车，或者用随机数随机的生成车辆，也就是向车辆集合中添加车名。把生成车辆的线程写在构造方法中。

                ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();  //java5中新增的创建线程的方法，用Executors创建一个线程池。
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();
}
vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);   //内部类中访问外部类的成员变量，用Road.this.name
}
}

});

由于要隔数秒生成一个车辆，所以要用到线程的sleep（）方法。所以必须单独创建一个线程来生成车辆，不然的话构造方法不能返回。这里创建一个线程池用于提高效率。

路除了操作车辆的信息，还要通过检查是否是绿的，从而让车通过路口，也就是把这个路段的车辆每隔一秒减少一辆。

下面代码创建一个定时器，每隔一秒检查路灯，放行车辆。

ScheduledExecutorService timer =  Executors.newScheduledThreadPool(1);   //创建一个定时器。参数“1”表示这个线程池只需要一个线程
timer.scheduleAtFixedRate(                   //接收4个参数
new Runnable(){                    //第一个参数：计数器到时后要执行的动作
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,                                           //第二个参数：定义计数器后，隔多长时间执行上面的代码
1,                                           //第三个参数：每隔多长时间执行一次计数器，通过这个参数实现循环
TimeUnit.SECONDS);            //第二个参数和第三个参数的单位，这里是秒

}

要实现交通灯管理系统，就要让路灯交替的变红变绿，这就要用到一个控制器。

需要写一个交通灯控制器类，该类接收Lamp对象。初始化时传递Lamp类的一个实例，即灯，并把这个灯设置为绿色。

在构造方法中实现业务逻辑：绿灯亮10秒，变红，把下一个灯设置为当前灯。

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);
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public  void run(){
currentLamp = currentLamp.blackOut();
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);

                 }

在MainClass类中创建每个路线对象：

               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]);
}

再创建控制器对象运行该系统：

               LampController    lc  =  new LampController();

交通灯管理系统中用到的几个知识点：

枚举，线程，集合，java5中的线程库Executors，计数器，内部类

通过这个项目，复习了之前java的内容，java基础知识掌握的牢固的话，这个项目的每个模块理解起来就没有太大难度。

基础知识掌握好，在做项目时就不会遇到太多大麻烦，也少走很多弯路。所以每学一块内容，都不能急功近利，得静下心来，而且必须要知其然并知其所以然。

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