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[Java]黑马程序员——【Java高新技术】——案例:交通灯管理系统

---------- android培训、java培训、期待与您交流! ---------- 
一、交通灯管理系统的项目需求
  Ø 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
   ……
  Ø 信号灯忽略黄灯,只考虑红灯和绿灯。
  Ø 应考虑左转车辆控制信号灯,右转车辆不受信号灯控制。
  Ø 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。
   注: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。
  Ø 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)。
  Ø 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。
  Ø 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。
二、交通(灯)运行示意图
   

   线路图分析:图中总计有12条路线,为统一编程模型,可以假设每条路线都有一个红绿灯对其进行控制,(N2E、N2W、W2S、S2E)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。
三、面向对象的分析与设计
  面向对象设计把握一个重要的经验:谁拥有数据,谁就对外提供操作这些数据的方法。
  1、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。
  Ø 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。
  Ø 每条路线上随机增加新的车辆,增加到一个集合中保存。
  Ø 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。
  Ø 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。
  2、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或黑状态。
  Ø 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。
  Ø 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。
  Ø 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。
  Ø 设计一个LampController类,它定时让当前的绿灯变红。 
四、代码实现
  (一)Road类的代码 

 1 package com.isoftstone.interview.traffic;
 2 import java.util.ArrayList;
 3 import java.util.List;
 4 import java.util.Random;
 5 import java.util.concurrent.ExecutorService;
 6 import java.util.concurrent.Executors;
 7 import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
 8 import java.util.concurrent.TimeUnit;
 9 public class Road {
10     private List<String> vehicles = new ArrayList<String>();    
11     private String name = null;// 给每条路定义一个名字    
12     public Road(String name){
13         this.name = name;
14         //定义一个线程池,挑出一个线程去执行run()方法中的代码,run()中的代码用于每隔10秒,路上增加一辆车。
15         ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
16         pool.execute(new Runnable(){
17             public void run(){
18                 for(int i=1;i<1000;i++){
19                     try {
20                         Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);
21                     } catch (InterruptedException e) {
22                         e.printStackTrace();
23                     }
24                     vehicles.add(Road.this.name+"_"+i);
25                 }
26             }
27         });
28         
29         //定义一个定时器:用Executors.newScheduledThreadPool()函数,创建线程池,其返回值类型是ScheduleExecutorService。
30         ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
31         timer.scheduleAtFixedRate(
32                 new Runnable(){
33                     public void run(){
34                         if(vehicles.size()>0){
35                             boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
36                             if(lighted)
37                                 System.out.println(vehicles.remove(0)+" is travelling! ");
38                         }
39                     }
40                 },
41                 1,
42                 1,
43                 TimeUnit.SECONDS);
44     }
45 }

  (二)Lamp类的代码

 1 package com.isoftstone.interview.traffic;
 2 public enum Lamp {
 3     S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),
 4     N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),
 5     S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);
 6     
 7     private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){
 8         this.opposite = opposite;
 9         this.next = next;
10         this.lighted = lighted;
11     }
12     private Lamp(){
13     }
14     
15     private boolean lighted;
16     private String opposite;
17     private String next;
18     
19     public boolean isLighted(){
20         return lighted;
21     }
22     
23     public void light(){
24         this.lighted = true;
25         if(opposite!=null){
26             Lamp.valueOf(opposite).light();
27         }
28         // Enum的 name()方法, 返回此枚举常量的名称,在其枚举声明中对其进行声明。返回值类型是String。
29         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。");
30     }
31     
32     public Lamp blackOut(){
33         this.lighted = false;
34         //假如有对面的灯,将对面的灯变黑;
35         if(opposite!=null){
36             Lamp.valueOf(opposite).blackOut();
37         }
38         //假如有下一个灯,就让下一个灯变绿;
39         Lamp nextLamp = null;;
40         if(next!= null){
41             nextLamp =Lamp.valueOf(next);
42             System.out.println("绿灯从"+name()+"--------->切换为"+next);
43             nextLamp.light();
44         }
45         return nextLamp;
46     }
47 }

  (三)LampController类的代码

 1 package com.isoftstone.interview.traffic;
 2 import java.util.concurrent.Executors;
 3 import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
 4 import java.util.concurrent.TimeUnit;
 5 public class LampController {
 6     private Lamp currentLamp;
 7     public LampController(){
 8         //刚开始让由南向北的灯变绿;
 9         currentLamp = Lamp.S2N;
10         currentLamp.light();
11         
12         /*每隔10秒将当前绿灯变为红灯,并让下一个方向的灯变绿*/
13         ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
14         timer.scheduleAtFixedRate(
15                 new Runnable(){
16                     @Override
17                     public void run() {
18                         System.out.println("");
19                         currentLamp = currentLamp.blackOut();
20                     }
21                 },
22                 10,
23                 10,
24                 TimeUnit.SECONDS);
25     }
26 }

  (四)MainClass类的代码

 1 package com.isoftstone.interview.traffic;
 2 public class MainClass {
 3     /**
 4      * @param args
 5      */
 6     public static void main(String[] args) {
 7         /*产生12个方向的路线*/
 8         String [] directions = new String[]{                "S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"    
 9         };
10         for(int i=0;i<directions.length;i++){
11             new Road(directions[i]);
12         }
13         /*产生整个交通灯系统*/
14         new LampController();
15     }
16 }

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