黑马程序员java笔记之九交通灯信号管理系统

一、交通灯管理系统的业务和需求分析

     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：

     由南而来去北向的车辆……直行车辆

     由西而来去南向的车辆……右转车辆

     由东而来去南向的车辆…….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直行车辆而后方左转车辆

    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及红绿灯交换时间自定，可以设置

    7.不要求是实现GUI，只考虑系统逻辑实现，可通过Log方式展现程序运行结果

                         

                                                路线如图所示

 

二、精通面向对象分析：

    一、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减少以两车

    1.设计一个Road类来表示路线，每个Road对象代表一条路线，公共有12条路线，即系统中要产生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，如果等位绿，则将本路线保存车的集合中的第一辆车基础，即表示车穿过了路口

   二、每条路线每隔一秒都会检查控制本路线的灯是否为lv，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，每隔交通灯，都维护一个状态：亮灯或不亮（红），每个交通灯要变亮和变黑的方法，并且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的灯，只是这些灯为常亮状态，即永远不变黑。

    3.除了右拐方向的其他8条路线的灯，它们是两两成对的，可以归纳为4组，所以，在编程处理时，只要从这4组中各取一个灯，对这4挑灯一次轮序变亮，与这4个灯方向对应的灯则随之一变化，因此Lamp类中要有一个变量来记住自己相反状态的灯，在一个Lamp对象的变亮和变黑方法中，将对应方向的灯也要变亮和变黑。每个灯变黑时，都伴随下一个灯的变亮，Lamp类中还用一个变量来记住自己的下一个灯。

    4.无论程序的什么地方去获得某个方向的灯时，每次都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。

三、详细设计：

 1. Road类的编写：

       1.     每一个Road对象都有一个name成员变量来代表方向，有一个vechicles成员变量来代表方向上的车辆集合。

       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想vehicles集合中增加一辆车（用一个“路线—id”形式的字符串进行表示）。

       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。

   代码如下：

<span style="font-size:18px;">package com.isoftstone.interview.traffic;

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;

public class Road {
    private List<String> vechicle=new ArrayList<String>();
    private String name;
    public Road(String name){
        this.name=name;
    ExecutorService pool=Executors.newSingleThreadExecutor();
    pool.execute(new Runnable() {

        @Override
        public void run() {
            // TODO Auto-generated method stub
            for(int i=1;i<1000;i++){
                try {
                    Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                vechicle.add(Road.this.name+"_"+i);
                }
        }
    });
    //路
    ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);
      timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {

        @Override
        public void run() {
            // TODO Auto-generated method stub
            if(vechicle.size()>0){
                boolean lighted=Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();//如果当前的灯是亮的

                if(lighted==true){
                    System.out.println(vechicle.remove(0)+"is traversing"   );
                }
            }

        }
    },
              1,
              1,
              TimeUnit.SECONDS);


    }

}
</span>

  2. Lamp类的编写

        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相应的灯的实例对象，综合这些因素，将Lamp类用java5中的的枚举形式定义更为简单。

        2.   每个Lamp对戏那个中的亮黑状态用Lighted表示，要选用S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象一次轮换变量，Lamp对象中还要有一个opposite LampName变量来表示他们相反方向的灯，再用一个nextLampName变量来表示此灯变亮后的先一个变亮的灯。这三个变量要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，所以无法在构造方法中彼此相互作用，所以，相反方向和下一个方向的灯用字符串形式表示。

        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。

         4.   除了S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向的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nextLamp属性设置为null即可，并且S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象nextLampName和oppositeLampName属性必须设置为NULL，以便防止light和blackOut进入死循环。

代码如下：

<span style="font-size:18px;">package com.isoftstone.interview.traffic;

public enum Lamp {
 S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),
 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);
 //三个参数，对面的灯，下次的灯，开始是否为亮
 private Lamp(String oppsite,String next,Boolean lighted){
     this.oppsite=oppsite;
     this.next=next;
     this.lighted=lighted;

 }

 private boolean lighted;
 //对应方向的灯
 private String oppsite;
 private String next;
 public boolean isLighted(){
     return lighted;
 }
 public void light(){
     this.lighted=true;
     if(oppsite!=null)
     {
         //枚举静态方法valueOf()可以根据枚举类名字获得枚举对象
         Lamp.valueOf(oppsite).light();

     }
    /*
     * name()
              返回此枚举常量的名称，在其枚举声明中对其进行声明。
     */
     System.out.println(name()+" lamp i green,下面公共应该有6个方向能看到汽车穿过");
 }
 public void blackOut(){
     this.lighted=false;
     if(oppsite!=null){
         //对应方向向上灯变黑
         Lamp.valueOf(oppsite).blackOut();
     }
     Lamp nextLamp=null;
     if(oppsite!=null){

         nextLamp=Lamp.valueOf(next);
         System.out.println("绿灯从"+name()+"------->切换为"+next);
          nextLamp.light();
     }
 }
}
</span>

3.LampController类的编写：

       1、  这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。

       2、  LampController构造方法中要设定一个为绿的灯

       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：

<span style="font-size:18px;">package com.isoftstone.interview.traffic;

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

public class LampController {
    private Lamp currentLamp;
    public LampController(){
    currentLamp=Lamp.S2N;
    currentLamp.light();
    //定时器，executors
ScheduledExecutorService timer= Executors.newScheduledThreadPool(1);

    timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {

        @Override
        public void run() {
            // TODO Auto-generated method stub

            currentLamp.blackOut();
        }
    },
            2,
            2,
            TimeUnit.SECONDS);
    }


}
</span>

4.MainClass类的编写

           1.       用for循环创建出代表12条路线的对象。

           2.       接着在获得LampController对象并调用其Start方法。

<span style="font-size:18px;">package com.isoftstone.interview.traffic;

public class MainClass {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
    String [] directions=new String[]{"S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2N","S2E","E2N",
         "N2W","W2S"};
  for(int i=0;i<directions.length;i++){
      new Road(directions[i]);
  }
  new LampController();

    }

}</span>