交通燈管理系統(tǒng)的實現(xiàn)

一.需求：

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

???信號燈忽略黃燈，只考慮紅燈和綠燈。
???????應(yīng)考慮左轉(zhuǎn)車輛控制信號燈，右轉(zhuǎn)車輛不受信號燈控制。
???????具體信號燈控制邏輯與現(xiàn)實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

????每輛車通過路口時間為1秒（提示：可通過線程Sleep的方式模擬）。

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

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

二，根據(jù)本題，畫圖進行分析：

?????

三.面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計 1、每條路線上都會出現(xiàn)多輛車，路線上要隨機增加新的車，在燈綠期間還要每秒鐘減少一輛車。 設(shè)計一個Road類來表示路線，每個Road對象代表一條路線，總共有12條路線，即系統(tǒng)中總共要產(chǎn)生12個Road實例對象。 每條路線上隨機增加新的車輛，增加到一個集合中保存。 每條路線每隔一秒都會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，即表示車穿過了路口。 每條路線每隔一秒都會檢查控制本路線的燈是否為綠，一個燈由綠變紅時，應(yīng)該將下一個方向的燈變綠。

2、設(shè)計一個Lamp類來表示一個交通燈，每個交通燈都維護一個狀態(tài)：亮（綠）或不亮（紅），每個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個交通燈。右拐彎的路線本來不受燈的控制，但是為了讓程序采用統(tǒng)一的處理方式，故假設(shè)出有四個右拐彎的燈，只是這些燈為常亮狀態(tài)，即永遠不變黑。

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

4、無論在程序的什么地方去獲得某個方向的燈時，每次獲得的都是同一個實例對象，所以Lamp類改用枚舉來做顯然具有很大的方便性，永遠都只有代表12個方向的燈的實例對象。
設(shè)計一個LampController類，它定時讓當(dāng)前的綠燈變紅。

四.代碼設(shè)計

Road類

/*

?*

?*?Road類，每個Road對象都有一個name成員變量來代表方向，有一個vehicles成員變量來代表方向上的車輛集合

?*?在Road獨享的構(gòu)造方法中啟動一個?線程沒隔一個隨機的時間向vechicles結(jié)合中增加一輛車(用一個?"路線名_id"形式的字符串進行表示)

?*?在Road對象昂的構(gòu)造方法中啟動一個定時器，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Road對象代表一條路線，總共12條路線，即系統(tǒng)中總共要產(chǎn)生12個Road實例對象

?*?每條路線上隨機增加新的車輛，增加到一個集合中保存。

?*?每條路線每隔一秒都檢測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，傳回那個方向的車，先開啟一個線程池用于產(chǎn)生車輛，一個定時器用于觀察交通燈的狀態(tài)

	public?Road(String?name)

	{

		this.name?=?name;

		//模擬車輛不斷隨機上路的過程，

		//使用線程池，通過產(chǎn)生單個線程的方法，創(chuàng)建一個線程池

		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);//隨機時間

					}catch(InterruptedException?e){

						e.printStackTrace();

					}

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

				}

			}

		});

		//每隔一秒堅持對應(yīng)的燈是否為綠的。是則移除一輛車，

		//產(chǎn)生一個單線程，創(chuàng)建定時器

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

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

			?//判斷路上是否有車，有則進行相應(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應(yīng)的燈的實例對象，綜合這些因素，將Lamp類用java5中的枚舉形式定義更為簡單。

1、每個Lamp對象中的亮黑狀態(tài)用lighted變量表示，選用S2N、S2W、E2W、E2N這四個方向上的Lamp對象依次輪詢變亮，Lamp對象中還要有一個oppositeLampName變量來表示它們相反方向的燈，再用一個nextLampName變量來表示此燈變亮后的下一個變亮的燈。這三個變量用構(gòu)造方法的形式進行賦值，因為枚舉元素必須在定義之后引用，所以無法再構(gòu)造方法中彼此相互引用，所以，相反方向和下一個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，對于S2N、S2W、E2W、E2N這四個方向上的Lamp對象，這兩個方法內(nèi)部要讓相反方向的燈隨之變亮和變黑，blackOut方法還要讓下一個燈變亮。

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

?*?*/

/**

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

?*?有如下一些方向上的燈,每兩個形成一組，一組燈同時變綠或變紅，所以，

?*?程序代碼只需要控制每組燈中的一個燈即可：

?*?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?{

????/*每個枚舉元素各表示一個方向的控制燈*/

????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“下一個燈”應(yīng)忽略不計！*/

????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)前燈同時為綠的對應(yīng)方向*/

????private?String?opposite;

????/*當(dāng)前燈變紅時下一個變綠的燈*/

????private?String?next;

????//燈的判斷是否亮的方法

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

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

????}

????/**讓這個方向的等亮起來

?????*?某個燈變綠時，它對應(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個方向能看到汽車穿過！");

????}

????/**

?????*?某個燈變紅時，對應(yīng)方向的燈也要變紅，并且下一個方向的燈要變綠

?????*?@return?下一個要變綠的燈

?????*/

????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，并讓下一個方向的燈變綠*/

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

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

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

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

????????????????????????System.out.println("來啊");

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

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

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

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

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

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

????}

}

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

//通過for循環(huán)創(chuàng)建出代表12條路線的對象

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

public?class?MainClass?{

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

		//產(chǎn)生12個方向的路線

		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)生整個交通燈系統(tǒng)

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

	}

}