黑马程序员_JAVA之交通灯管理系统

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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 ---- 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
     ......
  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。

public class Road {
    private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();

    private String name =null;
    public Road(String name){
        this.name = name;

        //模拟车辆不断随机上路的过程
        ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
        pool.execute(new Runnable(){
            public void run(){
                for(int i=1;i<1000;i++){
                    try {
                        Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);
                }
            }

        });

        //每隔一秒检查对应的灯是否为绿，是则放行一辆车
        ScheduledExecutorService timer =  Executors.newScheduledThreadPool(1);
        timer.scheduleAtFixedRate(
                new Runnable(){
                    public void run(){
                        if(vechicles.size()>0){
                            boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
                            if(lighted){
                                System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing !");
                            }
                        }

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

    }
}

 

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。

public enum Lamp {
    /*每个枚举元素各表示一个方向的控制灯*/
    S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),
    /*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！*/
    N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),
    /*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*/
    S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);

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


    /*当前灯是否为绿*/
    private boolean lighted;
    /*与当前灯同时为绿的对应方向*/
    private String opposite;
    /*当前灯变红时下一个变绿的灯*/
    private String next;
    public boolean isLighted(){
        return lighted;
    }

    /**
     * 某个灯变绿时，它对应方向的灯也要变绿
     */
    public void light(){
        this.lighted = true;
        if(opposite != null){
            Lamp.valueOf(opposite).light();
        }
        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！");

    }

    /**
     * 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
     * @return 下一个要变绿的灯
     */
    public Lamp blackOut(){
        this.lighted = false;
        if(opposite != null){
            Lamp.valueOf(opposite).blackOut();
        }

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

 

LampController类的编写：

public class LampController {
    private Lamp currentLamp;

    public LampController(){
        //刚开始让由南向北的灯变绿;
        currentLamp = Lamp.S2N;
        currentLamp.light();

        /*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(){
                        System.out.println("来啊");
                        currentLamp = currentLamp.blackOut();
                }
                },
                10,
                10,
                TimeUnit.SECONDS);
    }
}

MainClass类的编写：

public class MainClass {

    public static void main(String[] args) {

        /*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();
    }

}