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黑马程序员——【Java高新技术】——案例：交通灯管理系统
一、交通灯管理系统的项目需求
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。
二、交通（灯）运行示意图
线路图分析：图中总计有12条路线，为统一编程模型，可以假设每条路线都有一个红绿灯对其进行控制，（N2E、N2W、W2S、S2E）右转弯的4条路线的控制灯可以假设称为常绿状态，另外，其他的8条线路是两两成对的，可以归为4组，所以，程序只需考虑图中标注了数字号的4条路线的控制灯的切换顺序，这4条路线相反方向的路线的控制灯跟随这4条路线切换，不必额外考虑。
三、面向对象的分析与设计
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。
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。
Ø 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。
Ø 每条路线上随机增加新的车辆，增加到一个集合中保存。
Ø 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。
Ø 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。
2、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或黑状态。
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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。
Ø 设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。
四、代码实现
（一）Road类的代码
1 package com.isoftstone.interview.traffic; 2 import java.util.ArrayList; 3 import java.util.List; 4 import java.util.Random; 5 import java.util.concurrent.ExecutorService; 6 import java.util.concurrent.Executors; 7 import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService; 8 import java.util.concurrent.TimeUnit; 9 public class Road {10 private List<String> vehicles = new ArrayList<String>(); 11 private String name = null;// 给每条路定义一个名字 12 public Road(String name){13 this.name = name;14 //定义一个线程池，挑出一个线程去执行run()方法中的代码，run()中的代码用于每隔10秒，路上增加一辆车。15 ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();16 pool.execute(new Runnable(){17 public void run(){18 for(int i=1;i<1000;i++){19 try {20 Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);21 } catch (InterruptedException e) {22 e.printStackTrace();23 }24 vehicles.add(Road.this.name+"_"+i);25 }26 }27 });28 29 //定义一个定时器:用Executors.newScheduledThreadPool()函数，创建线程池，其返回值类型是ScheduleExecutorService。30 ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);31 timer.scheduleAtFixedRate(32 new Runnable(){33 public void run(){34 if(vehicles.size()>0){35 boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();36 if(lighted)37 System.out.println(vehicles.remove(0)+" is travelling! ");38 }39 }40 },41 1,42 1,43 TimeUnit.SECONDS);44 }45 }（二）Lamp类的代码
1 package com.isoftstone.interview.traffic; 2 public enum Lamp { 3 S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false), 4 N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false), 5 S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true); 6 7 private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){ 8 this.opposite = opposite; 9 this.next = next;10 this.lighted = lighted;11 }12 private Lamp(){13 }14 15 private boolean lighted;16 private String opposite;17 private String next;18 19 public boolean isLighted(){20 return lighted;21 }22 23 public void light(){24 this.lighted = true;25 if(opposite!=null){26 Lamp.valueOf(opposite).light();27 }28 // Enum的 name()方法， 返回此枚举常量的名称，在其枚举声明中对其进行声明。返回值类型是String。29 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。");30 }31 32 public Lamp blackOut(){33 this.lighted = false;34 //假如有对面的灯，将对面的灯变黑；35 if(opposite!=null){36 Lamp.valueOf(opposite).blackOut();37 }38 //假如有下一个灯，就让下一个灯变绿；39 Lamp nextLamp = null;;40 if(next!= null){41 nextLamp =Lamp.valueOf(next);42 System.out.println("绿灯从"+name()+"--------->切换为"+next);43 nextLamp.light();44 }45 return nextLamp;46 }47 }（三）LampController类的代码
1 package com.isoftstone.interview.traffic; 2 import java.util.concurrent.Executors; 3 import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService; 4 import java.util.concurrent.TimeUnit; 5 public class LampController { 6 private Lamp currentLamp; 7 public LampController(){ 8 //刚开始让由南向北的灯变绿; 9 currentLamp = Lamp.S2N;10 currentLamp.light();11 12 /*每隔10秒将当前绿灯变为红灯，并让下一个方向的灯变绿*/13 ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);14 timer.scheduleAtFixedRate(15 new Runnable(){16 @Override17 public void run() {18 System.out.println("");19 currentLamp = currentLamp.blackOut();20 }21 },22 10,23 10,24 TimeUnit.SECONDS);25 }26 }（四）MainClass类的代码
1 package com.isoftstone.interview.traffic; 2 public class MainClass { 3 /** 4 * @param args 5 */ 6 public static void main(String[] args) { 7 /*产生12个方向的路线*/ 8 String [] directions = new String[]{ "S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S" 9 };10 for(int i=0;i<directions.length;i++){11 new Road(directions[i]);12 }13 /*产生整个交通灯系统*/14 new LampController();15 }16 }
黑马程序员——【Java高新技术】——案例：交通灯管理系统