交通灯管理系统的项目需求
画图分析十字路口的路线情况
以南向的公路分析,车辆可以向3个方向行驶:S2W,S2N,S2E。每个方向的公路都有3个前进方向,总共有12条方向的车流。但是S2N和N2S其实是同一车流,所以12条车流方向简化为4种车流*2(方向相对)+4条右转弯车流:
重点分析4种车流
1. S2N、N2S
2. E2W、W2E
3. S2W、N2E
4. W2N、E2S
面向对象的分析与设计:
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。
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.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为常亮状态。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。
3.设计一个LampController类,它定时让当前的绿灯变红。
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。
Road类
1 import java.util.ArrayList; 2 import java.util.List; 3 import java.util.Random; 4 import java.util.concurrent.ExecutorService; 5 import java.util.concurrent.Executors; 6 import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService; 7 import java.util.concurrent.TimeUnit; 8 9 public class Road { 10 private List<String> vechicles = new ArrayList<String>(); 11 private String name =null; 12 public Road(String name){ 13 this.name = name; 14 15 //随机增加新的车辆,增加到一个集合中保存,模拟车辆不断随机上路的过程。 16 ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor(); 17 pool.execute(new Runnable(){ 18 public void run(){ 19 for(int i=1;i<1000;i++){ 20 try { 21 Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000); 22 } catch (InterruptedException e) { 23 e.printStackTrace(); 24 } 25 vechicles.add(Road.this.name + "_" + i); 26 } 27 } 28 }); 29 30 //每隔一秒检查对应的灯是否为绿,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。 31 ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1); 32 timer.scheduleAtFixedRate( 33 new Runnable(){ 34 public void run(){ 35 if(vechicles.size()>0){ 36 boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted(); 37 if(lighted){ 38 System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing !"); 39 } 40 } 41 } 42 }, 43 1, 44 1, 45 TimeUnit.SECONDS); 46 } 47 }
Lamp类
1 /** 2 * 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。 3 * 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, 4 * 程序代码只需要控制每组灯中的一个灯即可: 5 * s2n,n2s 6 * s2w,n2e 7 * e2w,w2e 8 * e2s,w2n 9 * s2e,n2w 10 * e2n,w2s 11 * 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。 12 * 现实生活中,某个方向上,例如南北,总是先直行然后左转,左转完毕后东西方向上的直行和左转。如此循环执行。 13 */ 14 public enum Lamp { 15 /*每个枚举元素各表示一个方向的控制灯*/ 16 S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false), 17 /*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!*/ 18 N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false), 19 /*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*/ 20 S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true); 21 22 private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){ 23 this.opposite = opposite; 24 this.next = next; 25 this.lighted = lighted; 26 } 27 28 /*当前灯是否为绿*/ 29 private boolean lighted; 30 /*与当前灯同时为绿的对应方向*/ 31 private String opposite; 32 /*当前灯变红时下一个变绿的灯*/ 33 private String next; 34 public boolean isLighted(){ 35 return lighted; 36 } 37 38 /** 39 * 某个灯变绿时,它对应方向的灯也要变绿 40 */ 41 public void light(){ 42 this.lighted = true; 43 if(opposite != null){ 44 Lamp.valueOf(opposite).light(); 45 } 46 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!"); 47 48 } 49 /** 50 * 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 51 * @return 下一个要变绿的灯 52 */ 53 public Lamp blackOut(){ 54 this.lighted = false; 55 if(opposite != null){ 56 Lamp.valueOf(opposite).blackOut(); 57 } 58 59 Lamp nextLamp= null; 60 if(next != null){ 61 nextLamp = Lamp.valueOf(next); 62 System.out.println("绿灯从" + name() + "-------->切换为" + next); 63 nextLamp.light(); 64 } 65 return nextLamp; 66 } 67 }
LampController类
1 /** 2 * LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。 3 * 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。 4 */ 5 import java.util.concurrent.Executors; 6 import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService; 7 import java.util.concurrent.TimeUnit; 8 9 public class LampController { 10 private Lamp currentLamp; 11 12 public LampController(){ 13 //刚开始让由南向北的灯变绿; 14 currentLamp = Lamp.S2N; 15 currentLamp.light(); 16 17 /*每隔10秒将当前绿灯变为红灯,并让下一个方向的灯变绿*/ 18 ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1); 19 timer.scheduleAtFixedRate( 20 new Runnable(){ 21 public void run(){ 22 System.out.println("来啊"); 23 currentLamp = currentLamp.blackOut(); 24 } 25 }, 26 10, 27 10, 28 TimeUnit.SECONDS); 29 } 30 }
Main函数入口类
1 public class MainClass { 2 public static void main(String[] args) { 3 4 /*产生12个方向的路线*/ 5 String [] directions = new String[]{ 6 "S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S" 7 }; 8 for(int i=0;i<directions.length;i++){ 9 new Road(directions[i]); 10 } 11 /*产生整个交通灯系统*/ 12 new LampController(); 13 } 14 }