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黑马程序员_<<交通灯管理系统>>

2018年02月17日 ⁄ 综合 ⁄ 共 5324字 ⁄ 字号 评论关闭
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1.交通灯管理系统逻辑

         1. 需求

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

信号灯忽略黄灯,只考虑红灯和绿灯。

应考虑左转车辆控制信号灯,右转车辆不受信号灯控制

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。

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)。

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。

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。

      2.面向对象的分析与设计

             1.道路的分析设计

 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。

 

         2.交通灯的分析与设计

     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。

   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,只是这些灯为常亮状态,即永远不变黑。

   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。

 

      3.编写

           1.Road

                               name:道路的名称
  vechicles:本道路上存放汽车的集合 
  思路: 
     1.在初始化本道路的时候,就是创建本道路实例的时候
     2.使用了线程池(ExecutorService)对象。本程序中的对象只创建了一个单线程,一个道路也就使用一个线程
     3.用随机睡眠时间,向集合中添加元素,就是道路上有车增加
     4.使用的定时器(ScheduledExecutorService)对象,每个一段时间从集合中删除元素,就是道路上有车通过了交通灯
     5.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;
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;
/**
 * 道路类
 */
public class Road {
	
	private String name = null;
	private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();

	public Road(String name) {
		this.name = name;
		ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();// 创建了含有单线程的线程池
		pool.execute(new Runnable() {// 开始执行

					public void run() {
						int i = 0;
						while (true) {
							for (i = 1; i < 100000; i++) {
								try {
									Thread
											.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);
								} catch (InterruptedException e) {
									e.printStackTrace();
								}
								vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);// 向集合中添加元素
							}

						}

					}
				});
		/*
		 * 创建了定时器,定义每隔一段时间移除集合中的第一个元素,相当于第一个车通过了交通灯
		 * 如果当前的道路上的交通灯亮了,并且此时方向上有车,那么据移除
		 */
		ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
		timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
			public void run() {
				if (vechicles.size() > 0) {
					boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
					if (lighted) {
						System.out.println(vechicles.remove(0)
								+ "  is traversing!");
					}
				}
			}
		}, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);
	}
}

           2.Lamp

         交通灯类
             lighted:此时的灯是否亮着,亮着表示绿灯,否则是红灯
             opposite:相反方向的灯,和当前的等变化是一样的
             next:表示当前灯转向的下一个灯的方向
         思路:
              1.对于每一个到呢个都要指明其相反方向的等,下一个灯,此时是否亮着
              2.右转弯的等相当于常绿,并且没有下一个灯和反方向的灯
              3.当前方向的灯和相反方向的灯的变化是一样的,和下一个灯的方法的灯的变换是相反的
public enum Lamp {
	S2N("N2S", "S2W", false), S2W("N2E", "E2W", false), E2W("W2E", "E2S", false), E2S(
			"W2N", "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;
	private String opposite;
	private String next;

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

	private Lamp() {

	}
/**
 * 判断是否亮着
 */
	public boolean isLighted() {
		return lighted;
	}
/**
 * 指定其当前等变亮,但是如果有反向的灯,那么也变量
 */
	public void light() {
		this.lighted = true;
		if (opposite != null) {
			Lamp.valueOf(opposite).light();
		}
		System.out.println(name() + "  lamp is green 下面总共可以有六个方向看到汽车穿梭");

	}
/**
 * 当前灯等变暗,反向的也变暗(如果有的话)
 * 同时要返回下一个灯,这样便于操作
 * 同时也要指定下一个灯变亮
 */
	public Lamp blackOut() {
		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;
	}
}

           3.LampController

            交通灯控制器
          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
         1.currentLamp要操作的灯
         2.首先要在构造方法中指定当前初值,相当于头的就是要设定第一个为绿的灯
         3.定义了定时器,每次一段时间要对操作的灯进行变化,操作不同的方向的灯
         4.利用灯变暗(blackOut)方法的返回值来对操作的灯进行变化

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

public class lampController {
	private Lamp currentLamp;

	private lampController() {
		//start();
	}
	/**
	 * 开始启动
	 */
	public void start() {
		this.currentLamp = Lamp.S2N;
		this.currentLamp.light();
		ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);
		timer.scheduleAtFixedRate(
				new Runnable(){
					public void run(){
						currentLamp=currentLamp.blackOut();//当前灯变暗
						
					}
				}, 
				10, 
				10, 
				TimeUnit.SECONDS);
	}
	/**
	 * 单例模式,返回当前类对象,
	 */
	public static lampController getlampController(){
		return new lampController();
		}
}

           4.启动类(MainClass)

     
/**
 * 测试类,就是交通灯系统的入口类
 */
public class MainClass {
	public static void main(String[] args) {
		/**
		 * 初始化个方向的道路
		 */
		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]);
		}
		/*启动交通灯控制器
		 * 如果不启动的话,那么就四个右转弯的方向可以运行*/
		lampController controller=lampController.getlampController();
		controller.start();//启动
	}

}

   

       5.运行结果

       
       
       

2. 总结

     1.用到的知识

      1.面向对象的设计

      2.枚举(Lamp)

      3.线程(线程池,定时器)

      4.单例设计模式(交通灯控制器)

  2.小构思

     完善此系统,那么就使用一个计数器,在计算一段时间内的车辆数,然后存起来,把时间也存起来,

     然后在从新开始计算,这样循环的计数,

     那么在道路上设计集合存储长度的话,那么就改成一直循环,直到程序退出。

 


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