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黑马程序员_JAVA之交通灯管理系统

1.一.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:
  1、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 右转车辆
     由东向而来去往南向的车辆 ---- 左转车辆
     ......
  2、信号灯忽略黄灯,只考虑红灯和绿灯。
  3、应考虑左转车辆控制信号灯,右转车辆不受信号灯控制。
  4、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。
  5、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)。
  6、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。
  7、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。

 
二.面向对象的分析与设计
   1、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。
   2、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。 
      (5)、设计一个LampController类,它定时让当前的绿灯变红。
 
   3、我们初步设想一下有哪些对象:红绿灯,红绿灯的控制系统,汽车,路线。汽车看到自己所在路线对应的灯绿了就穿过路口吗?
      不是,还需要看其前面是否有车,看前面是否有车,该问哪个对象呢?该问路,路中存储着车辆的集合,
      显然路上就应该有增加车辆和减少车辆的方法了。再看题目,我们这里并不要体现车辆移动的过程,只是捕捉出车辆穿过路口的过程,
      也就是捕捉路上减少一辆车的过程,所以,这个车并不需要单独设计成为一个对象,用一个字符串表示就可以了。
      面向对象设计把握一个重要的经验:谁拥有数据,谁就对外提供操作这些数据的方法。再牢牢掌握几个典型的案例就可以了:
      人在黑板上画圆,列车司机紧急刹车,售货员统计收获小票的金额,你把门关上了等。
      学员的两个面向对象的面试题,用面向对象的方式设计如下情景。
      “两块石头磨成一把石刀,石刀可以砍树,砍成木材,木材做成椅子”。
      “球从一根绳子的一段移动到了另一端”。

Road类的编写:

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。

[java] view plaincopy
 
  1. public class Road {  
  2.     private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();  
  3.       
  4.     private String name =null;  
  5.     public Road(String name){  
  6.         this.name = name;  
  7.           
  8.         //模拟车辆不断随机上路的过程       
  9.         ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();  
  10.         pool.execute(new Runnable(){  
  11.             public void run(){  
  12.                 for(int i=1;i<1000;i++){  
  13.                     try {  
  14.                         Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);  
  15.                     } catch (InterruptedException e) {  
  16.                         e.printStackTrace();  
  17.                     }  
  18.                     vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);  
  19.                 }                 
  20.             }  
  21.               
  22.         });  
  23.           
  24.         //每隔一秒检查对应的灯是否为绿,是则放行一辆车          
  25.         ScheduledExecutorService timer =  Executors.newScheduledThreadPool(1);  
  26.         timer.scheduleAtFixedRate(  
  27.                 new Runnable(){  
  28.                     public void run(){  
  29.                         if(vechicles.size()>0){  
  30.                             boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();  
  31.                             if(lighted){  
  32.                                 System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing !");  
  33.                             }  
  34.                         }  
  35.                           
  36.                     }  
  37.                 },  
  38.                 1,  
  39.                 1,  
  40.                 TimeUnit.SECONDS);  
  41.           
  42.     }  
  43. }  


 

Lamp类的编写:

每个Lamp元素代表一个方向上的灯,总共有12个方向,所有总共有12个Lamp元素。
有如下一些方向上的灯,每两个形成一组,一组灯同时变绿或变红,所以,
程序代码只需要控制每组灯中的一个灯即可:
s2n,n2s    
s2w,n2e
e2w,w2e
e2s,w2n
s2e,n2w
e2n,w2s
上面最后两行的灯是虚拟的,由于从南向东和从西向北、以及它们的对应方向不受红绿灯的控制,
所以,可以假想它们总是绿灯。

[java] view plaincopy
 
  1. public enum Lamp {  
  2.     /*每个枚举元素各表示一个方向的控制灯*/     
  3.     S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),  
  4.     /*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!*/  
  5.     N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),  
  6.     /*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*/  
  7.     S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);  
  8.       
  9.     private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){  
  10.         this.opposite = opposite;  
  11.         this.next = next;  
  12.         this.lighted = lighted;  
  13.     }  
  14.   
  15.   
  16.     /*当前灯是否为绿*/   
  17.     private boolean lighted;  
  18.     /*与当前灯同时为绿的对应方向*/     
  19.     private String opposite;  
  20.     /*当前灯变红时下一个变绿的灯*/     
  21.     private String next;  
  22.     public boolean isLighted(){  
  23.         return lighted;  
  24.     }  
  25.       
  26.     /** 
  27.      * 某个灯变绿时,它对应方向的灯也要变绿 
  28.      */   
  29.     public void light(){  
  30.         this.lighted = true;  
  31.         if(opposite != null){  
  32.             Lamp.valueOf(opposite).light();  
  33.         }  
  34.         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!");  
  35.           
  36.     }  
  37.       
  38.     /** 
  39.      * 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 
  40.      * @return 下一个要变绿的灯 
  41.      */   
  42.     public Lamp blackOut(){  
  43.         this.lighted = false;  
  44.         if(opposite != null){  
  45.             Lamp.valueOf(opposite).blackOut();  
  46.         }         
  47.           
  48.         Lamp nextLamp= null;  
  49.         if(next != null){  
  50.             nextLamp = Lamp.valueOf(next);  
  51.             System.out.println("绿灯从" + name() + "-------->切换为" + next);            
  52.             nextLamp.light();  
  53.         }  
  54.         return nextLamp;  
  55.     }  
  56. }  


 

LampController类的编写:

[java] view plaincopy
 
  1. public class LampController {  
  2.     private Lamp currentLamp;  
  3.       
  4.     public LampController(){  
  5.         //刚开始让由南向北的灯变绿;       
  6.         currentLamp = Lamp.S2N;  
  7.         currentLamp.light();  
  8.           
  9.         /*每隔10秒将当前绿灯变为红灯,并让下一个方向的灯变绿*/        
  10.         ScheduledExecutorService timer =  Executors.newScheduledThreadPool(1);  
  11.         timer.scheduleAtFixedRate(  
  12.                 new Runnable(){  
  13.                     public  void run(){  
  14.                         System.out.println("来啊");  
  15.                         currentLamp = currentLamp.blackOut();  
  16.                 }  
  17.                 },  
  18.                 10,  
  19.                 10,  
  20.                 TimeUnit.SECONDS);  
  21.     }  
  22. }  


MainClass类的编写:

[java] view plaincopy
 
    1. public class MainClass {  
    2.   
    3.     public static void main(String[] args) {  
    4.           
    5.         /*产生12个方向的路线*/        
    6.         String [] directions = new String[]{  
    7.                 "S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"       
    8.         };  
    9.         for(int i=0;i<directions.length;i++){  
    10.             new Road(directions[i]);  
    11.         }  
    12.           
    13.         /*产生整个交通灯系统*/         
    14.         new LampController();  
    15.     }  
    16.   
    17. }  

黑马程序员_JAVA之交通灯管理系统