交通燈管理系統(tǒng)的實現
[導讀]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?----?右轉車輛
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?----?右轉車輛 ???????由東向而來去往南向的車輛?----?左轉車輛 ???????。。。
???信號燈忽略黃燈，只考慮紅燈和綠燈。 ???????應考慮左轉車輛控制信號燈，右轉車輛不受信號燈控制。 ???????具體信號燈控制邏輯與現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，同方向等待車輛應先放行直行車輛而后放行左轉車輛
????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，可以設置。
不要求實現GUI，只考慮系統(tǒng)邏輯實現，可通過Log方式展現程序運行結果。
二，根據本題，畫圖進行分析：
?????
三.面向對象的分析與設計 1、每條路線上都會出現多輛車，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，應該將下一個方向的燈變綠。
2、設計一個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個燈方向對應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。 設計一個LampController類，它定時讓當前的綠燈變紅。
四.代碼設計
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獨享的構造方法中啟動一個?線程沒隔一個隨機的時間向vechicles結合中增加一輛車(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;
//在構造函數中，傳回那個方向的車，先開啟一個線程池用于產生車輛，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);
}
}
});
//每隔一秒堅持對應的燈是否為綠的。是則移除一輛車，
//產生一個單線程，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燈的名稱就可以獲得對應的燈的實例對象，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;
????}
????/*當前燈是否為綠*/
????private?boolean?lighted;
????/*與當前燈同時為綠的對應方向*/
????private?String?opposite;
????/*當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，下面總共應該有6個方向能看到汽車穿過！");
????}
????/**
?????*?某個燈變紅時，對應方向的燈也要變紅，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){???//當前燈變綠了，讓對應的燈也變綠
????????????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對象并調用其start方法
public?class?MainClass?{ public?static?void?main(String[]?args)?{//產生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]);
}
//產生整個交通燈系統(tǒng)
new?LampController();??//?產生整個交通燈系統(tǒng)
}
}
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