[置顶] 黑马程序员_交通灯系统实例

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一共有十二条线路：

• S2N, N2S(直行)
• W2E, E2S(直行)
• S2W, N2E(左转)
• W2N, E2S(左转)
•  S2E,   W2S(右转) 
• W2N, N2E(右转) 

假设：

• 为了统一编程模型，可以假设每条路线都有一个红绿灯对其进行控制，右转弯的四条线路可以假设为常绿状态
• 另外其他八条线路是两两成对的，可以归纳位4组，所以程序只需考虑图中标注了数字的4条线路的控制灯的切换顺序，
• 这4条线路相反方向的路线的控制灯跟随这4条线路切换，不必额外考虑。

谁拥有数据，谁就对外提供操作这些数据的方法。比如，人在黑板上画画，司机刹车，关门等。

分析：

• 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。

注意：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

思路：

• 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，只是这些灯为常绿状态，即永远不变红。
• 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类的编写

• 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。

package com.itheima.trafficLamp;

import java.util.ArrayList;
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 ArrayList<String> vehicles = new ArrayList<String>();
private String name = null;
public Road(String name)
{
this.name = name;

// 模拟上路的车
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)
{
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
vehicles.add(Road.this.name + "_" + i);
}
}
});

// 每隔一秒钟检查对应的灯是否为绿色，是则放行
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleWithFixedDelay(new Runnable()
{
public void run()
{
if (vehicles.size() > 0)
{
boolean green = Lamp.valueOf(Road.this.name).isGreen();
if (green)
{
System.out.println(vehicles.remove(0) + " is traversing....");
}
}
}
}, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);
}
}

Lamp类的编写

• 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变绿和变红的方法：turnGreen和turnRed，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，turnGreen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turnGreen和turnRed进入死循环。

package com.itheima.trafficLamp;

public enum Lamp
{
S2N("N2S", "S2W", false), S2W("N2E", "W2E", false), W2E("E2W", "W2N", false), W2N("E2S", "S2N", false),
N2S(null, null, false), N2E(null, null, false), E2W(null, null, false), E2S(null, null, false),
S2E(null, null, true), E2N(null, null, true), N2W(null, null, true), W2S(null, null, true); 

private Lamp()
{
}

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

// 当前灯是否为绿色
private boolean green;
// 当前灯对应方向的灯
private String opposite;
// 当前灯变红时下一灯变绿
private String next;

public boolean isGreen()
{
return green;
}

// 某灯变绿，对应方向等也变绿
public void turnGreen()
{
this.green = true;
if (opposite != null)
{
Lamp.valueOf(opposite).turnGreen();
}

// 变绿方向，对应方向，4个右转，共6个方向的车
System.out.println(name() + " Lamp is green,you will see vehicles cross the road on six direction ");
}

// 某灯变红时，对应方向灯也要变红，并且下一个方向的灯要变绿
public Lamp turnRed()
{
this.green = false; 
if (opposite != null)
{
Lamp.valueOf(opposite).turnRed();
}

Lamp nextLamp = null;
if (next != null)
{
nextLamp = Lamp.valueOf(next);
System.out.println("Green lamp from " + name() + " turn to " + next);
nextLamp.turnGreen();
}

return nextLamp;
}
}

LampController类的编写

• 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。

package com.itheima.trafficLamp;

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

public class LampController
{
private Lamp currentLamp;
public LampController()
{
// 初始化交通灯
currentLamp = Lamp.S2N;
currentLamp.turnGreen();

// 每隔15秒将当前灯变红，并让下一个方向灯变绿
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable()
{
public void run()
{
System.out.println("coming...");
currentLamp = currentLamp.turnRed();
}
}, 15, 15, TimeUnit.SECONDS);

}
}

MainClass类的编写

• 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。

package com.itheima.trafficLamp;

public class ManClass
{
public static void main(String[] args)
{
String[] directions = new String[]{"S2N", "S2W", "W2E", "W2N",
"N2S", "N2E", "E2W", "E2S",
"S2E", "E2N", "N2W", "W2S"
};

for (int i=0; i<directions.length; i++)
{
new Road(directions[i]);
}

new LampController();
}

}