交通燈管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

一.需求：

交通燈管理系統(tǒng)的項(xiàng)目需求：異步隨機(jī)生成按照各個(gè)路線行駛的車輛。
例如：
???????由南向而來(lái)去往北向的車輛?----?直行車輛
???????由西向而來(lái)去往南向的車輛?----?右轉(zhuǎn)車輛
???????由東向而來(lái)去往南向的車輛?----?左轉(zhuǎn)車輛
???????。。。

???信號(hào)燈忽略黃燈，只考慮紅燈和綠燈。
???????應(yīng)考慮左轉(zhuǎn)車輛控制信號(hào)燈，右轉(zhuǎn)車輛不受信號(hào)燈控制。
???????具體信號(hào)燈控制邏輯與現(xiàn)實(shí)生活中普通交通燈控制邏輯相同，不考慮特殊情況下的控制邏輯。

注:?南北向車輛與東西向車輛交替放行，同方向等待車輛應(yīng)先放行直行車輛而后放行左轉(zhuǎn)車輛

????每輛車通過(guò)路口時(shí)間為1秒（提示：可通過(guò)線程Sleep的方式模擬）。

????隨機(jī)生成車輛時(shí)間間隔以及紅綠燈交換時(shí)間間隔自定，可以設(shè)置。

不要求實(shí)現(xiàn)GUI，只考慮系統(tǒng)邏輯實(shí)現(xiàn)，可通過(guò)Log方式展現(xiàn)程序運(yùn)行結(jié)果。

二，根據(jù)本題，畫(huà)圖進(jìn)行分析：

?????

三.面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計(jì) 1、每條路線上都會(huì)出現(xiàn)多輛車，路線上要隨機(jī)增加新的車，在燈綠期間還要每秒鐘減少一輛車。 設(shè)計(jì)一個(gè)Road類來(lái)表示路線，每個(gè)Road對(duì)象代表一條路線，總共有12條路線，即系統(tǒng)中總共要產(chǎn)生12個(gè)Road實(shí)例對(duì)象。 每條路線上隨機(jī)增加新的車輛，增加到一個(gè)集合中保存。 每條路線每隔一秒都會(huì)檢查控制本路線的燈是否為綠，是則將本路線保存車的集合中的第一輛車移除，即表示車穿過(guò)了路口。 每條路線每隔一秒都會(huì)檢查控制本路線的燈是否為綠，一個(gè)燈由綠變紅時(shí)，應(yīng)該將下一個(gè)方向的燈變綠。

2、設(shè)計(jì)一個(gè)Lamp類來(lái)表示一個(gè)交通燈，每個(gè)交通燈都維護(hù)一個(gè)狀態(tài)：亮（綠）或不亮（紅），每個(gè)交通燈要有變亮和變黑的方法，并且能返回自己的亮黑狀態(tài)。
總共有12條路線，所以，系統(tǒng)中總共要產(chǎn)生12個(gè)交通燈。右拐彎的路線本來(lái)不受燈的控制，但是為了讓程序采用統(tǒng)一的處理方式，故假設(shè)出有四個(gè)右拐彎的燈，只是這些燈為常亮狀態(tài)，即永遠(yuǎn)不變黑。

3、除了右拐彎方向的其他8條路線的燈，它們是兩兩成對(duì)的，可以歸為4組，所以，在編程處理時(shí)，只要從這4組中各取出一個(gè)燈，對(duì)這4個(gè)燈依次輪詢變亮，與這4個(gè)燈方向?qū)?yīng)的燈則隨之一同變化，因此Lamp類中要有一個(gè)變量來(lái)記住自己相反方向的燈，在一個(gè)Lamp對(duì)象的變亮和變黑方法中，將對(duì)應(yīng)方向的燈也變亮和變黑。每個(gè)燈變黑時(shí)，都伴隨者下一個(gè)燈的變亮，Lamp類中還用一個(gè)變量來(lái)記住自己的下一個(gè)燈。

4、無(wú)論在程序的什么地方去獲得某個(gè)方向的燈時(shí)，每次獲得的都是同一個(gè)實(shí)例對(duì)象，所以Lamp類改用枚舉來(lái)做顯然具有很大的方便性，永遠(yuǎn)都只有代表12個(gè)方向的燈的實(shí)例對(duì)象。
設(shè)計(jì)一個(gè)LampController類，它定時(shí)讓當(dāng)前的綠燈變紅。

四.代碼設(shè)計(jì)

Road類

/*

?*

?*?Road類，每個(gè)Road對(duì)象都有一個(gè)name成員變量來(lái)代表方向，有一個(gè)vehicles成員變量來(lái)代表方向上的車輛集合

?*?在Road獨(dú)享的構(gòu)造方法中啟動(dòng)一個(gè)?線程沒(méi)隔一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間向vechicles結(jié)合中增加一輛車(用一個(gè)?"路線名_id"形式的字符串進(jìn)行表示)

?*?在Road對(duì)象昂的構(gòu)造方法中啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，每隔一秒檢查該方向上的燈是否為綠，是則打印車輛集合和將集合中的第一輛輛車移除掉

?*

?*/

/*

?*每個(gè)Road對(duì)象代表一條路線，總共12條路線，即系統(tǒng)中總共要產(chǎn)生12個(gè)Road實(shí)例對(duì)象

?*?每條路線上隨機(jī)增加新的車輛，增加到一個(gè)集合中保存。

?*?每條路線每隔一秒都檢測(cè)控制本路線的燈是否為綠，是則將本路線保存車的集合中的第一輛車移除掉。即表示車穿過(guò)了路口

?*/

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?Listvechicles?=?new?ArrayList();

	private?String?name?=?null;

	//在構(gòu)造函數(shù)中，傳回那個(gè)方向的車，先開(kāi)啟一個(gè)線程池用于產(chǎn)生車輛，一個(gè)定時(shí)器用于觀察交通燈的狀態(tài)

	public?Road(String?name)

	{

		this.name?=?name;

		//模擬車輛不斷隨機(jī)上路的過(guò)程，

		//使用線程池，通過(guò)產(chǎn)生單個(gè)線程的方法，創(chuàng)建一個(gè)線程池

		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);//隨機(jī)時(shí)間

					}catch(InterruptedException?e){

						e.printStackTrace();

					}

					vechicles.add(Road.this.name+?"_"+?i);

				}

			}

		});

		//每隔一秒堅(jiān)持對(duì)應(yīng)的燈是否為綠的。是則移除一輛車，

		//產(chǎn)生一個(gè)單線程，創(chuàng)建定時(shí)器

		?ScheduledExecutorService?timer?=?Executors.newScheduledThreadPool(1);

		?timer.scheduleAtFixedRate(new?Runnable(){public?void?run(){

			?//判斷路上是否有車，有則進(jìn)行相應(yīng)的操作

			?if(vechicles.size()>0){

				?boolean?lighted?=?Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();

				?//每隔一秒讓車通行，通行前要先判斷燈是否為亮，亮了才能通行，即從集合中移除

				?if(lighted){

					?System.out.println(vechicles.remove(0)+?"is?traversing!");

				?}

			?}

		?}},

				?1,

				?1,

				?TimeUnit.SECONDS);

	}

}

//=================================

Lamp類

/*

?*?系統(tǒng)中有12個(gè)方向上的燈，在程序的其他地方要根據(jù)燈的名稱就可以獲得對(duì)應(yīng)的燈的實(shí)例對(duì)象，綜合這些因素，將Lamp類用java5中的枚舉形式定義更為簡(jiǎn)單。

1、每個(gè)Lamp對(duì)象中的亮黑狀態(tài)用lighted變量表示，選用S2N、S2W、E2W、E2N這四個(gè)方向上的Lamp對(duì)象依次輪詢變亮，Lamp對(duì)象中還要有一個(gè)oppositeLampName變量來(lái)表示它們相反方向的燈，再用一個(gè)nextLampName變量來(lái)表示此燈變亮后的下一個(gè)變亮的燈。這三個(gè)變量用構(gòu)造方法的形式進(jìn)行賦值，因?yàn)槊杜e元素必須在定義之后引用，所以無(wú)法再構(gòu)造方法中彼此相互引用，所以，相反方向和下一個(gè)方向的燈用字符串形式表示。

2、增加讓Lamp變亮和變黑的方法：light和blackOut，對(duì)于S2N、S2W、E2W、E2N這四個(gè)方向上的Lamp對(duì)象，這兩個(gè)方法內(nèi)部要讓相反方向的燈隨之變亮和變黑，blackOut方法還要讓下一個(gè)燈變亮。

3、除了S2N、S2W、E2W、E2N這四個(gè)方向上的Lamp對(duì)象之外，其他方向上的Lamp對(duì)象的nextLampName和oppositeLampName屬性設(shè)置為null即可，并且S2N、S2W、E2W、E2N這四個(gè)方向上的Lamp對(duì)象的nextLampName和oppositeLampName屬性必須設(shè)置為null，以便防止light和blackOut進(jìn)入死循環(huán)。

?*?*/

/**

?*?每個(gè)Lamp元素代表一個(gè)方向上的燈，總共有12個(gè)方向，所有總共有12個(gè)Lamp元素。

?*?有如下一些方向上的燈,每?jī)蓚€(gè)形成一組，一組燈同時(shí)變綠或變紅，所以，

?*?程序代碼只需要控制每組燈中的一個(gè)燈即可：

?*?s2n,n2s

?*?s2w,n2e

?*?e2w,w2e

?*?e2s,w2n

?*?s2e,n2w

?*?e2n,w2s

?*?上面最后兩行的燈是虛擬的，由于從南向東和從西向北、以及它們的對(duì)應(yīng)方向不受紅綠燈的控制，

?*?所以，可以假想它們總是綠燈。

?*

?*

?*/

/**/

public?enum?Lamp?{

????/*每個(gè)枚舉元素各表示一個(gè)方向的控制燈*/

????S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),

????/*下面元素表示與上面的元素的相反方向的燈，它們的“相反方向燈”和“下一個(gè)燈”應(yīng)忽略不計(jì)！*/

????N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),

????/*由南向東和由西向北等右拐彎的燈不受紅綠燈的控制，所以，可以假想它們總是綠燈*/

????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;

????}

????/*當(dāng)前燈是否為綠*/

????private?boolean?lighted;

????/*與當(dāng)前燈同時(shí)為綠的對(duì)應(yīng)方向*/

????private?String?opposite;

????/*當(dāng)前燈變紅時(shí)下一個(gè)變綠的燈*/

????private?String?next;

????//燈的判斷是否亮的方法

????public?boolean?isLighted(){

????????return?lighted;

????}

????/**讓這個(gè)方向的等亮起來(lái)

?????*?某個(gè)燈變綠時(shí)，它對(duì)應(yīng)方向的燈也要變綠

?????*/

????public?void?light(){

????????this.lighted?=?true;

????????if(opposite?!=?null){

????????????Lamp.valueOf(opposite).light();

????????}

????????System.out.println(name()?+?"?lamp?is?green，下面總共應(yīng)該有6個(gè)方向能看到汽車穿過(guò)！");

????}

????/**

?????*?某個(gè)燈變紅時(shí)，對(duì)應(yīng)方向的燈也要變紅，并且下一個(gè)方向的燈要變綠

?????*?@return?下一個(gè)要變綠的燈

?????*/

????public?Lamp?blackOut(){

????????this.lighted?=?false;

????????if(opposite?!=?null){

????????????Lamp.valueOf(opposite).blackOut();

????????}

????????Lamp?nextLamp=?null;

????????if(next?!=?null){

???//當(dāng)前燈變綠了，讓對(duì)應(yīng)的燈也變綠

????????????nextLamp?=?Lamp.valueOf(next);

????????????System.out.println("綠燈從"?+?name()?+?"-------->切換為"?+?next);

????????????nextLamp.light();

????????}

????????return?nextLamp;

????}

}

//==============================================

//LampController類

import?java.util.concurrent.Executors;

import?java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;

import?java.util.concurrent.TimeUnit;

public?class?LampController?{

????private?Lamp?currentLamp;

????public?LampController(){

????????//剛開(kāi)始讓由南向北的燈變綠;

????????currentLamp?=?Lamp.S2N;

????????currentLamp.light();

????????/*每隔10秒將當(dāng)前綠燈變?yōu)榧t燈，并讓下一個(gè)方向的燈變綠*/

????????ScheduledExecutorService?timer?=??Executors.newScheduledThreadPool(1);

????????timer.scheduleAtFixedRate(

????????????????new?Runnable(){

????????????????????public??void?run(){

????????????????????????System.out.println("來(lái)啊");

????????????????????????currentLamp?=?currentLamp.blackOut();

????????????????}

????????????????},

????????????????10,

????????????????10,

????????????????TimeUnit.SECONDS);

????}

}

//======================================

//通過(guò)for循環(huán)創(chuàng)建出代表12條路線的對(duì)象

//接著再獲得LampController對(duì)象并調(diào)用其start方法

public?class?MainClass?{

	public?static?void?main(String[]?args)?{

		//產(chǎn)生12個(gè)方向的路線

		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]);

		}

		//產(chǎn)生整個(gè)交通燈系統(tǒng)

		new?LampController();??//?產(chǎn)生整個(gè)交通燈系統(tǒng)

	}

}