黑马程序员——【Java高新技术】——案例:交通灯管理系统
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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
package com.isoftstone.interview.traffic;
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 List<String> vehicles = new ArrayList<String>();
private String name = null;// 给每条路定义一个名字
public Road(String name){
this.name = name;
//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。
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();
}
vehicles.add(Road.this.name+"_"+i);
}
}
}); //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。
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run(){
if(vehicles.size()>0){
boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
if(lighted)
System.out.println(vehicles.remove(0)+" is travelling! ");
}
}
},
1,
1,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
(二)Lamp类的代码
package com.isoftstone.interview.traffic;
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 Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){
this.opposite = opposite;
this.next = next;
this.lighted = lighted;
}
private Lamp(){
} private boolean lighted;
private String opposite;
private String next; public boolean isLighted(){
return lighted;
} public void light(){
this.lighted = true;
if(opposite!=null){
Lamp.valueOf(opposite).light();
}
// 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。
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;
//假如有对面的灯,将对面的灯变黑;
if(opposite!=null){
Lamp.valueOf(opposite).blackOut();
}
//假如有下一个灯,就让下一个灯变绿;
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;
}
}
(三)LampController类的代码
package com.isoftstone.interview.traffic;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class LampController {
private Lamp currentLamp;
public LampController(){
//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() {
System.out.println("");
currentLamp = currentLamp.blackOut();
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
(四)MainClass类的代码
package com.isoftstone.interview.traffic;
public class MainClass {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
/*产生12个方向的路线*/
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]);
}
/*产生整个交通灯系统*/
new LampController();
}
}
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