一、模拟实现十字路口的交通灯管理系统，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，右转车辆不收信号灯控制。
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：南北车辆与东西车辆交替放行，同方向等待车辆应先放行直行车辆，后放行左转车辆。
6、每辆车通过路口的时间为1秒（提示：可通过线程Sleep的方式模拟）。
7、随机生成车辆时间间隔以及红绿灯交换时间间隔指定，可以设置。
8、不求实现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、解题思路：
1、画图：
由图可知，总共有12条路线，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，所以，程序只需考虑
图中标注了数字号的4条路线的控制灯的切换顺序，这4条路线相反方向的路线的控制灯跟随这4条路线切换，不必
额外考虑。
2、进行面向对象的分析和设计
1、有哪些对象：红绿灯，红绿灯的控制系统，汽车，路线。
2、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。
3、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。
三： 类的编码实现
1）Road类
1、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。
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（用一个"路线名
_id"形式的字符串进行表示）。
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。
import java.util.ArrayList;2）Lamp类
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;
/*
*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 {
//用List 面向接口编程
private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();
private String name = null;
public Road(String name) {
this.name = name;
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);
}
}});
//每隔一秒检查是否为绿灯，如果是，则放行一辆车
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){
public void run() {
if(vechicles.size() > 0) {
boolean lighted = true;
if (lighted) {
System.out.println(vechicles.remove(0) + "is traversing !");
}
}
}
},
1,
1,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
1、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。
2、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。
3、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。
4、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，以防止light和blackOut进入死循环。
/*
* 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",false,"S2W"),S2W("N2E",false,"E2W"),E2W("W2E",false,"E2S"),E2S("W2N",false,"S2N"),
// 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,false,null),N2E(null,false,null),W2E(null,false,null),W2N(null,false,null),
// 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,true,null),E2N(null,true,null),N2W(null,true,null),W2S(null,true,null);
private Lamp(){}
private Lamp(String oppositeLampName,boolean lighted,String nextLampName){
this.oppositeLampName=oppositeLampName;
this.lighted=lighted;
this.nextLampName=nextLampName;
}
// 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 oppositeLampName;
// 当前灯变红时下一个变绿的灯
private String nextLampName;
// 返回灯的状态
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(oppositeLampName!=null){
Lamp.valueOf(oppositeLampName).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(){
this.lighted=false;
if(oppositeLampName!=null){
Lamp.valueOf(oppositeLampName).blackOut();
}
Lamp nextLamp =null;
if(nextLampName!=null){
nextLamp = Lamp.valueOf(nextLampName);
System.out.println("绿灯从"+ name() + "-------->切换为" + nextLampName);
nextLamp.light();
}
return nextLamp;
}
}
3）LampController类
1、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。
2、LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。
3、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。
import java.util.concurrent.Executors;4）MainClass类
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class LampController {
private Lamp currentLamp;
private LampController(){}
private static LampController controller = null;
public static LampController getInstran(){
if(controller==null){
synchronized (LampController.class) {
if(controller==null){
controller=new LampController();
return controller;
}
}
}
return controller;
}
public void start(){
//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(){
@Override
public void run() {
currentLamp = currentLamp.blackOut();
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
1、用for循环创建出代表12条路线的对象。
2、接着创建出LampController对象。
public class MainClass {
public static void main(String[] args) {
String [] directions = { "S2N","S2W","E2W","E2S", "N2S","N2E","W2E","W2N", "S2E","E2N","N2W","W2S"};
for(int i=0;i<directions.length;i++){
new Road(directions[i]);
}
LampController.getInstran().start();
}
}
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