黑马程序员—Java基础学习笔记之7K月薪面试题破解_交通灯管理系统

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交通灯管理系统

1,项目介绍

模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如下：

1,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

。。。。。。

2,信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。

3,应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。

4,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。

5,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）。

6,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。

7,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, 根据需求结合面向对象思想,抽象出的三个对象为:路线,交通灯,交通灯控制器.

1,下面是交通线路图便于理解,其中2表示to

实现代码：

2,Road路线类(路线记录的是录像上的车)

*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。

package com.heima.biji.interview.traffic;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;//执行器(并发库)
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
 * 编写Road类中模拟汽车上路:
 * 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。
 *
 */
public class Road {
	//定义一个汽车集合数组
	private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();//定义List面向接口编程
	//定义变量路的名字
	private String name = null;
	//定义路的构造方法
	public Road(String name) {
			this.name = name;
			//模拟车辆不断随机上路的过程		
			ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();//new一个单独的线程池
			pool.execute(new Runnable(){
				@Override
				public void run(){
					for(int i=1;i<1000;i++){
						try {
							Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);//严谨写法:定义一随机值(1到10秒)内出现一辆车 返回值是1-9,所以要加上1,才能是1-10,乘以1000,是毫秒变秒
						} catch (Exception e) {
							e.printStackTrace();
						}
						vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);//根据某条方向上的车
					}				
				}
				
			});
			//定义定时器  每隔一秒检查对应的灯是否为绿，是则放行一辆车	
			ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);//定义一个调度池
			//固定频率,类似爆炸定义连环爆炸
			timer.scheduleAtFixedRate(
					new Runnable() {
						public void run() {
							if(vechicles.size()>0) {
								boolean lighted = true;
								//if(lighted=true)//啰嗦,boolean已经定义了ture,直接用即可,不用再判断是否true
								if(lighted) {
									System.out.println(vechicles.remove(0)+"is traversing!");//的到正在被取走的返回值
								}
							}
						}
					},
					1, 
					1,
					TimeUnit.SECONDS);//定义定量单位秒
	}

}

3,Lamp交通灯类

*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

*增加让Lamp变亮和变黑的方法：light和blackOut

*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。

具体代码:

package com.heima.biji.interview.traffic;

/**
 * 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。
 * 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，
 * 程序代码只需要控制每组灯中的一个灯即可：
 * s2n,n2s    
 * s2w,n2e
 * e2w,w2e
 * e2s,w2n
 * s2e,n2w
 * e2n,w2s
 * 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，
 * 所以，可以假想它们总是绿灯。
 *
 */
/**/

public enum Lamp {
	/*每个枚举元素各表示一个方向的控制灯*/	
	S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),
	/*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！*/
	N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),
	/*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*/
	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;
	}


	/*当前灯是否为绿*/	
	private boolean lighted;
	/*与当前灯同时为绿的对应方向*/	
	private String opposite;
	/*当前灯变红时下一个变绿的灯*/	
	private String next;
	public boolean isLighted(){
		return lighted;
	}
	
	/**
	 * 某个灯变绿时，它对应方向的灯也要变绿
	 */	
	public void light(){
		this.lighted = true;
		if(opposite != null){
			Lamp.valueOf(opposite).light();
		}
		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！");
		
	}
	
	/**
	 * 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
	 * @return 下一个要变绿的灯
	 */	
	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;
	}
}

4,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。

package com.heima.biji.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(){
					public  void run(){
						System.out.println("来啊");
						currentLamp = currentLamp.blackOut();
				}
				},
				10,
				10,
				TimeUnit.SECONDS);
	}
}

5,MainClass主类

package com.heima.biji.interview.traffic;

public class MainClass {

	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();
	}

}

控制台结果：

N2S lamp is green，下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！
S2N lamp is green，下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！
W2S_1is traversing!
S2N_1is traversing!
N2S_1is traversing!
W2E_1is traversing!
E2W_1is traversing!
N2S_2is traversing!

。。。。。。

3,此交通灯管理系统涉及很多知识,包括面向对象思想、枚举、线程池、定时器、Executor（执行器）等，其中最重要的就是面向对象，这里张老师总结了一个重要的面向对象设计经验：谁拥有数据，谁就对外提供操作这些数据的方法。

通过经典案例可以强化理解：司机刹车问题，是司机传递给车一个刹车信号，有汽车自己执行刹车动作，并非人。

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