[项目]交通灯管理系统
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。
面向对象的分析与设计
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。
Road类
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。
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）。
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。
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）。
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。
Lamp类
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。
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。
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。
除了S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象之外，其他方向上的Lamp对象的nextLampName和oppositeLampName属性设置为null即可，并且S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象的nextLampName和oppositeLampName属性必须设置为null，以便防止light和blackOut进入死循环。
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。
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。
除了S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象之外，其他方向上的Lamp对象的nextLampName和oppositeLampName属性设置为null即可，并且S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象的nextLampName和oppositeLampName属性必须设置为null，以便防止light和blackOut进入死循环。
LampController类（控制器）
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。
LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。
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。
LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。
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。
MainClass类
用for循环创建出代表12条路线的对象。
接着再获得LampController对象并调用其start方法。
接着再获得LampController对象并调用其start方法。
代码：
import
java.util.ArrayList;
import
java.util.List;
import
java.util.Random;
import
java.util.concurrent.Executors;
import
java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import
java.util.concurrent.TimeUnit;
public
class
Ts {
public
static
void
main(String[] args)
throws
Exception {
/* 产生12个方向的路线 */
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]);
}
/* 产生整个交通灯系统 */
new
LampController();
}
}
/**
* 路的对象
*/
class
Road {
// 路名
String
name
;
// 灯状态
private
boolean
lamp
;
// 把路看成是一个有序集合,list 面向接口编程
private
List
roadList
=
new
ArrayList();
// 汽车编号
Integer
car
= 1;
// 路的构造方法
Road(String name) {
// 路名
this
.
name
= name;
// 搞出一个线程池
ScheduledExecutorService pool = Executors.newScheduledThreadPool(2);
/** 一个线程不停地往路的末尾加车 */
// 延迟运行的时间为，依次是1秒，1+随机秒，1+随机+随机
pool.scheduleAtFixedRate(
new
Runnable() {
@Override
public
void
run() {
roadList
.add(
car
);
// 内部类掉外部类的变量
//System.out.println(Road.this.name + "方向_第" + car + "辆车来了");
car
++;
}
}, 1,
/* 随机时间 */
(
new
Random().nextInt(10) + 1), TimeUnit.
SECONDS
);
/** 一个线程当绿灯时1秒走一辆车 */
pool.scheduleAtFixedRate(
new
Runnable() {
@Override
public
void
run() {
// 看灯
lamp
= Lamp.valueOf(Road.
this
.
name
).
lamp
;
if
(Road.
this
.
lamp
&&
roadList
.size() > 0) {
System.
out
.println(Road.
this
.
name
+
"方向_第"
+
roadList
.remove(0) +
"号车开走了"
);
}
}
}, 1, 1, TimeUnit.
SECONDS
);
}
}
/**
* 灯的枚举
*/
enum
Lamp {
// N
// W E
// S
N2S
(
false
,
"S2N"
,
"N2E"
),
W2E
(
false
,
"E2W"
,
"W2N"
),
N2E
(
false
,
"S2W"
,
"W2E"
),
W2N
(
false
,
"E2S"
,
"N2S"
),
// 北与西的灯
S2N
(
false
,
null
,
null
),
E2W
(
false
,
null
,
null
),
S2W
(
false
,
null
,
null
),
E2S
(
false
,
null
,
null
),
// 与上面对着的灯
N2W
(
true
,
null
,
null
),
W2S
(
true
,
null
,
null
),
S2E
(
true
,
null
,
null
),
E2N
(
true
,
null
,
null
);
// 常绿灯
// 灯的状态
boolean
lamp
;
// 对面的灯
String
opposite
;
// 下一个灯
String
nextLamp
;
// 用string，而不用lamp,因为某个枚举对象存在是而另一个还不存在
private
Lamp(
boolean
lamp, String opposite, String nextLamp) {
this
.
lamp
= lamp;
this
.
opposite
= opposite;
this
.
nextLamp
= nextLamp;
}
// 让一组灯变绿
void
greens() {
this
.
lamp
=
true
;
if
(
opposite
!=
null
) {
Lamp. valueOf(
opposite
).
lamp
=
true
;
System.
out
.println(
this
.name() +
"和"
+
opposite
+
"绿了"
);
}
}
// 让一组灯变红，下一组变绿
Lamp reds() {
this
.
lamp
=
false
;
if
(
opposite
!=
null
) {
Lamp. valueOf(
opposite
).
lamp
=
false
;
System.
out
.println(
this
.name() +
"和"
+
opposite
+
"红了"
);
}
if
(
nextLamp
!=
null
)
Lamp. valueOf(
nextLamp
).greens();
return
Lamp.valueOf(
this
.
nextLamp
);
}
}
/**
* 灯的控制器
*/
class
LampController {
private
Lamp
lamp
;
public
LampController() {
// 刚开始让由南向北的灯变绿;
lamp
= Lamp.
N2S
;
lamp
.greens();
/* 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() {
lamp
=
lamp
.reds();
}
}, 10, 10, TimeUnit.
SECONDS
);
}
}