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交通信号灯系统
1.题目
模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如下：
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
等等
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.分析
根据题意我们可以分析出交通灯控制车辆行驶图（如下）
用面向对象思想分析得出：
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。
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.写代码
根据上述分析编写代码，代码分为如下步奏：
Road类
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。
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）。
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。
[java] view plaincopy
1. <span style=“font-size:14px”>package com.itheima.lin.Traffic;
2.
3. import java.util.ArrayList;
4. import java.util.List;
5. import java.util.Random;
6. import java.util.concurrent.ExecutorService;
7. import java.util.concurrent.Executors;
8. import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
9. import java.util.concurrent.TimeUnit;
10.
11. /**
12. * 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。
13. * 每条路线上随机增加新的车辆，增加到一个集合中保存。
14. * 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。
15. *
16. */
17. public class Road {
18. private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();
19.
20. private String name =null;
21. public Road(String name){
22. this.name = name;
23.
24. //模拟车辆不断随机上路的过程
25. ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
26. pool.execute(new Runnable(){
27. public void run(){
28. for(int i=1;i<1000;i++){
29. try {
30. Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);
31. } catch (InterruptedException e) {
32. e.printStackTrace();
33. }
34. vechicles.add(Road.this.name + “_” + i);
35. }
36. }
37.
38. });
39.
40. //每隔一秒检查对应的灯是否为绿，是则放行一辆车
41. ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
42. timer.scheduleAtFixedRate(
43. new Runnable(){
44. public void run(){
45. if(vechicles.size()>0){
46. boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
47. if(lighted){
48. System.out.println(vechicles.remove(0) + ” is traversing !”);
49. }
50. }
51.
52. }
53. },
54. 1,
55. 1,
56. TimeUnit.SECONDS);
57.
58. }
59. }</span>
Lamp类
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。
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。
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。
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，以便防止light和blackOut进入死循环。
[java] view plaincopy
1. <span style=“font-size:14px”>package com.itheima.linbin.traffic;
2.
3. /**
4. * 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。
5. * 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，
6. * 程序代码只需要控制每组灯中的一个灯即可：
7. * s2n,n2s
8. * s2w,n2e
9. * e2w,w2e
10. * e2s,w2n
11. * s2e,n2w
12. * e2n,w2s
13. * 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，
14. * 所以，可以假想它们总是绿灯。
15. *
16. */
17. /**/
18.
19. public enum Lamp {
20. /*每个枚举元素各表示一个方向的控制灯*/
21. S2N(“N2S”,“S2W”,false),S2W(“N2E”,“E2W”,false),E2W(“W2E”,“E2S”,false),E2S(“W2N”,“S2N”,false),
22. /*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！*/
23. N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),
24. /*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*/
25. S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);
26.
27. private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){
28. this.opposite = opposite;
29. this.next = next;
30. this.lighted = lighted;
31. }
32.
33.
34. /*当前灯是否为绿*/
35. private boolean lighted;
36. /*与当前灯同时为绿的对应方向*/
37. private String opposite;
38. /*当前灯变红时下一个变绿的灯*/
39. private String next;
40. public boolean isLighted(){
41. return lighted;
42. }
43.
44. /**
45. * 某个灯变绿时，它对应方向的灯也要变绿
46. */
47. public void light(){
48. this.lighted = true;
49. if(opposite != null){
50. Lamp.valueOf(opposite).light();
51. }
52. 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！“);
53.
54. }
55.
56. /**
57. * 某个灯变红时，对应方向的灯也要变红，并且下一个方向的灯要变绿
58. * @return 下一个要变绿的灯
59. */
60. public Lamp blackOut(){
61. this.lighted = false;
62. if(opposite != null){
63. Lamp.valueOf(opposite).blackOut();
64. }
65.
66. Lamp nextLamp= null;
67. if(next != null){
68. nextLamp = Lamp.valueOf(next);
69. System.out.println(“绿灯从“ + name() + “——–>切换为“ + next);
70. nextLamp.light();
71. }
72. return nextLamp;
73. }
74. }</span>
LampController类
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。
LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。
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。
[java] view plaincopy
1. <span style=“font-size:14px”>package com.itheima.linbin.traffic;
2.
3. import java.util.concurrent.Executors;
4. import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
5. import java.util.concurrent.TimeUnit;
6.
7. public class LampController {
8. private Lamp currentLamp;
9.
10. public LampController(){
11. //刚开始让由南向北的灯变绿;
12. currentLamp = Lamp.S2N;
13. currentLamp.light();
14.
15.
16. /*每隔10秒将当前绿灯变为红灯，并让下一个方向的灯变绿*/
17. ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
18. timer.scheduleAtFixedRate(
19. new Runnable(){
20. public void run(){
21. System.out.println(“来啊“);
22. currentLamp = currentLamp.blackOut();
23. }
24. },
25. 10,
26. 10,
27. TimeUnit.SECONDS);
28. }
29. </span>
Main类
用for循环创建出代表12条路线的对象。
接着再获得LampController对象并调用其start方法。
[java] view plaincopy
1. <span style=“font-size:14px”>package com.itheima.linbin.traffic;
2.
3. public class MainClass {
4.
5. /**
6. * @param args
7. */
8. public static void main(String[] args) {
9.
10. /*产生12个方向的路线*/
11. String [] directions = new String[]{
12. “S2N”,“S2W”,“E2W”,“E2S”,“N2S”,“N2E”,“W2E”,“W2N”,“S2E”,“E2N”,“N2W”,“W2S”
13. };
14. for(int i=0;i<directions.length;i++){
15. new Road(directions[i]);
16. }
17.
18. /*产生整个交通灯系统*/
19. new LampController();
20. }
21.
22. }
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