交通灯管理系统

交通灯管理系统

1.模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如下：

1.1异步随机生成按照各个路线行驶的车辆:

1.1.1.由南向而来去往北向的车辆---- 直行车辆。

1.1.2.由西向而来去往南向的车辆---- 右转车辆。

1.1.3.由东向而来去往南向的车辆---- 左转车辆。

1.1.4.信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。

1.1.5.应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。

1.1.6.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。

2.思考：车子由什么产生？产生的车子存储在什么里面？怎么产生车？

2.1.信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。

2.2.应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。

3.思路：考虑右转的灯都为长绿灯，表示车随时可以右转

3.1.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。

3.2.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。

3.3. 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）。

4.思考：车开过路口这个操作怎么实现？在哪里实现？

4.1. 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。

4.2.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。

5.　逻辑中的12个方向的灯：

5.1.S2N(南到北),S2W(南到西),E2W(东到西),E2S(东到南)//主要的需要操作的四个灯，它控制通往四个方向的车。

5.2.N2S(北到南),N2E(北到东),W2E(西到东),W2N(西到北)//前面四个灯对应的反向灯，让它们依托于前面四个灯来运作。

5.3.S2E(南到东),N2W(北到西),E2N(东到北),W2S(西到南)//四个右转灯，它们长亮。

6.　排除4个长亮灯，我们需要处理的灯有8个灯，不过，每一个灯都有反向的灯。比如S2N(南到北)和N2S(北到南)。这样的 话，就表示，S2N绿灯的话，那么N2S也是绿灯。这样的话，也就是说，剩下的8个灯中，有四个灯可以依托于它的反向 灯的运作来进行相同的运作，即它的反向灯绿，那么它绿，它的反向灯红，那么它红。

7. 在这里车子可以用一个String来表示，根据不同的灯对应的路线，产生这条路线上的车。可以考虑用12个线程来产生相 对应的车。创建一个Road类，该类在构造函数中接受一个表示路线的StringroadName，

比如：

this.roadName=roadName; 然后根据传入的路线，来创建这条路线上的车，并把String表示的车存入这条路线上的 ArrayList中。通过它的remove方法来移除这条路线上的车子。不过再移除的时候，需要先判断当前路线上的灯是否 为绿灯，绿灯才能移。车子移除出去，就表示车子开过路口了。这个操作可以通过定时器完成。

8.　灯控制器用于操作灯变化的时间，多长时间换下一个灯绿等等。

9.　一共需要创建三个类：灯(用枚举)，路，灯控制器。

9.1.Road类

9.1.1.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。

9.1.2.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）。

9.1.3.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.manage.system.taffic;

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;
/**
* 每个Road对象代表一条路，一共有12个路的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
* 每条路每隔一秒就会检测这条路上的灯是否为绿色，是则将本路线中的集合中的车移除一辆
*/

//路的对象，控制路上的车在规定时间间隔内让车随机通过
public class Road {
private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();//将路上的车放入链表中
private String name;//路的名字，路名与灯名应该相同

//在构造函数中创建线程
public Road(String name){
this.name = name;

ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();//产生一个线程池对象实例

//在类部内中使用线程池随机创建路上的车辆
pool.execute(new Runnable() {//在线程池中调用线程实例来产生路上的车
@Override
public void run() {//重写Run方法
for(int i=1;i<1000;i++){//产生999辆车
try {
Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1) * 1000);//线程每隔1到10秒                                                                                                    之内产生一辆车
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
vechicles.add(Road.this.name+"_"+i);//将产生的车放入链表中
}
}
});

//创建定时器，每隔1秒中该路若为绿灯则通过一辆车
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);//创建一个定时器
timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {//创建并执行一个在给定初始延迟后首次启用的定期操作
@Override
public void run() {//操作命令
if(vechicles.size()>0){
boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();//通过路的名字与灯的名字获取该条路上的灯的状态
if(lighted){//若这条路的灯是绿色则该路上的车每隔1秒通过
System.out.println(vechicles.remove(0)+" is"+" traversing!");
}
}
}
},
1,
1,
TimeUnit.SECONDS);//设置灯改变的时间间隔为1秒
}

}

9.2.Lamp类

9.2.1.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。

9.2.2.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。

9.2.3.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。

package com.manage.system.taffic;

//用枚举来创建灯对象，一共有12盏灯
public enum Lamp {
S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),//以这四盏灯为基础
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;//表示灯的状态，false为红灯，true为绿灯
private String opposite;//表示对面方向的灯
private String next;//表示下一个方向的灯

private Lamp(){
}

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

public boolean isLighted(){//检测该灯的状态
return lighted;
}
public void light(){//将该灯变为绿色
this.lighted = true;
if(opposite!=null){
Lamp.valueOf(opposite).light();
}
System.out.println(name()+" lamp is green:此时应该有六个方向的路有车通过。");
}
public Lamp blackOut(){//将该灯变红色，将下一个方向的灯变绿
this.lighted = false;
if(opposite!=null){
Lamp.valueOf(opposite).blackOut();
}

Lamp nextLamp = null;
if(next!=null){
nextLamp = Lamp.valueOf(next);
nextLamp.light();
System.out.println("绿灯从"+name()+"-------------->切换为"+next);
}
return nextLamp;
}
}

9.3.LampController类

9.3.1.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。

9.3.2.LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。

9.3.3.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。

代码如下：

package com.manage.system.taffic;

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

//控制灯的类
public class LampController {

private Lamp currentLamp;//表示当前正在控制的灯

public LampController(){
currentLamp = Lamp.S2N;//初始化第一个灯为S2N
currentLamp.light();//将该灯变绿

//创建一个定时器，定时器中只有一个线程，每隔10秒改变当前灯与下一个灯的状态，
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable() {
@Override
public void run() {
currentLamp = currentLamp.blackOut();//将该灯变红并且得到下一个灯
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);
}
}

9.4.MainClass类

9.4.1.用for循环创建出代表12条路线的对象。

9.4.2.接着创建出LampController对象。

package com.manage.system.taffic;

public class MainClass {
public static void main(String[] args) {
String[] directions = {"S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"};
for(int i=0;i<directions.length;i++){
new Road(directions[i]);
}
new LampController();
}

}