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交通灯管理系统
题目要求
模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如：
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。
5、注：
1）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。
2）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）。
3）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。
4）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。
面向对象分析和设计：
根据面向对象编程的经验：谁拥有数据，谁就要对外提供操作数据的方法，分析得出可能出现的对象有：交通灯、交通灯控制器、汽车和路。
汽车看到灯变绿后，不能马上前进，还要确定前面没有汽车才能前进，也就是只有第一辆车才能前进。如何确定前面是否有车？应该询问路，路上储存车的集合，也有增加和减少汽车的方法。车辆不需要单独设计成对象，只要将其用字符串表示即可。
综合上面的分析，只需要3个类：交通灯(Lamp类)、控制系统(LampController类)和路(Road类)。
Road类的编写：
1）每个Road对象都有一个name成员变量来代表方向，有一个vehicles（交通工具）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向vehicles集合中增加一辆车
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。使用scheduleAtFixedRate方法。
代码：
<span style="font-size:18px;">import java.util.*;
import java.util.concurrent.*;
public class Road {
private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();
private String name;
public Road(String name) {
this.name = name;
ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();<span style="white-space:pre"> </span>//使用线程池，通过产生单个线程的方法，创建一个线程池
pool.execute(new Runnable() {<span style="white-space:pre"> </span>//实现Runnable接口的run方法
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i < 1000; i++) {
try {
Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);<span style="white-space:pre"> </span>//在10秒内随机产生一辆车。
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);
}
}
});
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);<span style="white-space:pre"> </span>//定义一个定时器
timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
@Override
public void run() {
if (vechicles.size() != 0) {
boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
if (lighted) {<span style="white-space:pre"> </span>//如果灯绿，则通过remove删除该元素的做法表示该车已经通过
System.out.println(vechicles.remove(0)
+ "is traversing !");
}
}
}
}, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);
}
}
</span>
对路口进行图解分析
1、这里总共有12条路线，每条路线作为一个对象存在，其中右转弯的4条路线的控制灯可以假设称为常绿状态，另外，其他的8条线路是两两成对的，可以归为4组。
2、系统中有12个灯，每个灯都必须保证是唯一的对象，所以可以使用枚举的方法定义。
3、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。
4、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，这两个方法内部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。
Lamp类的编写
代码：
<span style="font-size:18px;">public enum Lamp {
S2N("N2S", "S2W", false), S2W("N2E", "E2W", false), E2W("W2E", "E2S", false), E2S(
"E2S", "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);
private boolean lighted;<span style="white-space:pre"> </span>//判断灯的情况
private String opposite;<span style="white-space:pre"> </span>//相反方向的灯<span style="white-space:pre">
</span> private String next;<span style="white-space:pre"> </span>//下一个灯
private Lamp(String opposite, String next, boolean lighted) {
this.opposite = opposite;<span style="white-space:pre"> </span>
this.next = next;<span style="white-space:pre"> </span>
this.lighted = lighted;
}
public boolean isLighted() {
return lighted;
}
public void light() {<span style="white-space:pre"> </span>
this.lighted = true;
if (opposite != null) {<span style="white-space:pre"> </span>//某个灯变绿时，它对应方向的灯也要变绿
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！");
}
}
public Lamp blackOut() {<span style="white-space:pre"> </span>//当前灯变红，对应方向的灯也变红
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;
}
}
</span>
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。
定义一个定时器，每隔10秒将当前灯变红和将下一个灯变绿。
代码：
<span style="font-size:18px;">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();
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
@Override
public void run() {
currentLamp = currentLamp.blackOut();
}
}, 10, 10, TimeUnit.SECONDS);
}
}
</span>
MainClass类的编写
用for循环创建出代表12条路线的对象。
创建红绿灯控制系统对象，启动系统
代码：
<span style="font-size:18px;">public class MainClass {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
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]);
}
new LampController();
}
}
</span>