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业务和需求分析:
模拟实现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
2.信号灯忽略黄灯,只考虑红灯和绿灯
3.左转车辆受信号灯控制,右转车辆不受信号灯控制
4.具体信号灯控制逻辑与显示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
* 东西向和南北向的车辆交替放行
* 同方向等待车辆应先放行直行车辆,再放行左转车辆
5.假设每辆车通过路口所用的时间为1秒
6.随机生成车辆的时间间隔和红绿灯交换的时间间隔自定,可以自定义设置
7.不识闲GUI,只考虑系统逻辑实现,通过Log方式展现程序运行结果
面向对象的分析与设计:
* 设计时要遵循一个原则,谁拥有数据,谁就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,在绿灯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
* 每条路线上随机增加新的车辆,增加到一个集合中保存
* 每条路线每隔一秒检查是否为绿灯,是的话则将代表本条路线的集合中的第一辆车溢出,即表示穿过了路口
2.每条路线每隔一秒检查是否为绿灯,当变为红灯时,将下一个方向的灯变绿
* 设计一个Lamp类来表示交通灯,每个交通灯都只有两种状态,红或绿。每个交通灯都有变红和变绿的方法,并且能返回自己的红绿状态
* 一共有12条路线,所以需要12个交通灯。右转弯的路线本来不受交通灯的控制,但是为了让程序采用统一的处理方式,故假设出有4个
控制右转弯的交通灯,只是它们的状态一直为绿灯
* 除了右转弯方向的其它8条路线的交通灯,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组灯中各取出一个灯, 按东西向和南北向将其分为两对,再使这两对灯轮流切换红绿灯状态即可,为了实现这样的效果,Lamp类中要有一个变量记录和自己
相反方向的灯,还要有一个变量来记录下一个要切换状态的灯(和自己成直角线的路线的灯)
* 无论在程序的哪个地方去获取某个方向的灯,每次获取到的都是同一个实例对象,所以Lamp用枚举来现在就很方便
* 设计一个LampController类,它定时让当期的绿灯变红
图例:
代码实现:
1.------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
package com.itheima.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;
/**
* 这个类用来表示路
*
* @author mrng
*/
public class Road {
// 用于存放汽车的集合
private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();
// 用来表示每条路的名称
private String name;
public Road(String name) {
this.name = name;
// 创建一个线程库
ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
// 使用一个线程来产生汽车
pool.execute(new Runnable() {
public void run() {
for (int i = 1; i < 500; i++) {
try {
// 在1-5秒钟之内产生一两汽车
Thread.sleep((new Random().nextInt(10 + 5)) * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 将汽车添加到集合中
vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);
}
}
});
/**
* 定义一个定时器,每隔一秒钟检查灯的状态
* 参数解释:
* 1,要执行的任务
* 2,过多长时间执行
* 3,过多长时间再次执行
* 4,时间模式(这里使用的是秒)
*/
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
public void run() {
// 如果是绿灯就放行
if (Lamp.valueOf(Road.this.name).isGreen()) {
// 如果集合里有汽车的话执行移除操作
if (!vechicles.isEmpty()) {
// 将集合里的第一辆车移除,表示通过了路口
System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing");
}
}
}
}, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);
}
public List<String> getVechicles() {
return vechicles;
}
public void setVechicles(List<String> vechicles) {
this.vechicles = vechicles;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
2.------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
package com.itheima.traffic;
/**
* 这个类用来表示交通灯
*
* @author mrng
*/
public enum Lamp {
/**
* S2N(由南向北,直行),S2W(由南向西,左转),E2W(由东向西,直行),E2S(由东向南,左转),
* N2S(由北向南,直行),N2E(由北向东,左转),W2E(由西向东,直行),W2N(由西向北,左转),
* S2E(由南向东,右转),N2W(由北向西,右转),E2N(由东向北,右转),W2S(由西向南,右转);
*/
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), N2W(null, null, true), E2N(null, null, true), W2S(null, null, true);
// 与当前灯相反方向的灯
private String opposite;
// 当前灯变红时下一个要变绿的灯
private String next;
// 当前灯是否为绿灯
private boolean isGreen;
// 返回当前灯的状态
public boolean isGreen() {
return this.isGreen;
}
private Lamp() { }
private Lamp(String opposite, String next, boolean isGreen) {
this.opposite = opposite;
this.next = next;
this.isGreen = isGreen;
}
// 将当前灯变为绿灯
public void Changed2Green() {
this.isGreen = true;
// 如果当前的灯需要控制相反方向的灯和当前灯的状态一致
if (this.opposite != null) {
Lamp.valueOf(opposite).Changed2Green();
System.out.println("-----" + this.name() + "-------" + opposite + "-----");
}
}
// 将当前灯变为红灯
public Lamp Changed2Red() {
this.isGreen = false;
// 如果当前的灯需要控制相反方向的灯和当前灯的状态一致
if (this.opposite != null) {
Lamp.valueOf(opposite).Changed2Red();
}
// 当前灯变红后,将下一个灯变绿
Lamp nextLamp = null;
if (this.next != null) {
nextLamp = Lamp.valueOf(next);
nextLamp.Changed2Green();
}
// 将下一个要变绿的灯返回给LampController
return nextLamp;
}
}
3.------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
package com.itheima.traffic;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* 交通灯的控制器
*
* @author mrng
*/
public class LampController {
// 当前状态为绿色的灯
private Lamp currentLamp = Lamp.S2N;
public LampController() {
//将当前灯变绿
currentLamp.Changed2Green();
// 每10秒钟切换一次灯的状态
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
public void run() {
// 将当前灯变红后,得到下一个变绿的灯
currentLamp = currentLamp.Changed2Red();
}
}, 5, 5, TimeUnit.SECONDS);
}
}
4.------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
package com.itheima.traffic;
/**
* 主类
*
* @author mrng
*/
public class MainClass {
public static void main(String[] args) {
String[] directions = { "S2N", "S2W", "E2W", "E2S",//
"N2S", "N2E", "W2E", "W2N",//
"S2E", "N2W", "E2N", "W2S" };
// 创建12条路线
for (String direction : directions) {
new Road(direction);
}
// 开启LampController
new LampController();
}
}
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