一、需求說明書
交通燈管理系統模擬實現十字路口的交通燈管理系統邏輯，具體需求如下：
1、異步隨機生成按照各個路線行駛的車輛。
例如：
由南向而來去往北向的車輛 ---- 直行車輛
由西向而來去往南向的車輛 ---- 右轉車輛
由東向而來去往南向的車輛 ---- 左轉車輛
。。。
2、信號燈忽略黃燈，只考慮紅燈和綠燈。
3、應考慮左轉車輛控制信號燈，右轉車輛不受信號燈控制。
4、具體信號燈控制邏輯與現實生活中普通交通燈控制邏輯相同，不考慮特殊情況下的控制邏輯。
注：南北向車輛與東西向車輛交替放行，同方向等待車輛應先放行直行車輛而後放行左轉車輛。
5、每輛車通過路口時間爲1秒（提示：可通過線程Sleep的方式模擬）。
6、隨機生成車輛時間間隔以及紅綠燈交換時間間隔自定，可以設置。
7、不要求實現GUI，只考慮系統邏輯實現，可通過Log方式展現程序運行結果。
總共有12條路線，爲了統一編程模型，可以假設每條路線都有一個紅綠燈對其進行控制，右轉彎的4條路線的控制燈可以假設稱爲常綠狀態，另外，其他的8條線路是兩兩成對的，可以歸爲4組，所以，程序只需考慮圖中標註了數字號的4條路線的控制燈的切換順序，這4條路線相反方向的路線的控制燈跟隨這4條路線切換，不必額外考慮。
三、面向對象的分析與設計
1、每條路線上都會出現多輛車，路線上要隨機增加新的車，在燈綠期間還要每秒鐘減少一輛車。
(1)、設計一個Road類來表示路線，每個Road對象代表一條路線，總共有12條路線，即系統中總共要產生12個Road實例對象。
(2)、每條路線上隨機增加新的車輛，增加到一個集合中保存。
(3)、每條路線每隔一秒都會檢查控制本路線的燈是否爲綠，是則將本路線保存車的集合中的第一輛車移除，即表示車穿過了路口。
2、每條路線每隔一秒都會檢查控制本路線的燈是否爲綠，一個燈由綠變紅時，應該將下一個方向的燈變綠。
(1)、設計一個Lamp類來表示一個交通燈，每個交通燈都維護一個狀態：亮（綠）或不亮（紅），每個交通燈要有變亮和變黑的方法，並且能返回自己的亮黑狀態。
(2)、總共有12條路線，所以，系統中總共要產生12個交通燈。右拐彎的路線本來不受燈的控制，但是爲了讓程序採用統一的處理方式，故假設出有四個右拐彎的燈，只是這些燈爲常亮狀態，即永遠不變黑。
(3)、除了右拐彎方向的其他8條路線的燈，它們是兩兩成對的，可以歸爲4組，所以，在編程處理時，只要從這4組中各取出一個燈，對這4個燈依次輪詢變亮，與這4個燈方向對應的燈則隨之一同變化，因此Lamp類中要有一個變量來記住自己相反方向的燈，在一個Lamp對象的變亮和變黑方法中，將對應方向的燈也變亮和變黑。每個燈變黑時，都伴隨者下一個燈的變亮，Lamp類中還用一個變量來記住自己的下一個燈。
(4)、無論在程序的什麼地方去獲得某個方向的燈時，每次獲得的都是同一個實例對象，所以Lamp類改用枚舉來做顯然具有很大的方便性，永遠都只有代表12個方向的燈的實例對象。
(5)、設計一個LampController類，它定時讓當前的綠燈變紅。
3、我們初步設想一下有哪些對象：紅綠燈，紅綠燈的控制系統，汽車，路線。汽車看到自己所在路線對應的燈綠了就穿過路口嗎？不是，還需要看其前面是否有車，看前面是否有車，該問哪個對象呢？該問路，路中存儲着車輛的集合，顯然路上就應該有增加車輛和減少車輛的方法了。再看題目，我們這裏並不要體現車輛移動的過程，只是捕捉出車輛穿過路口的過程，也就是捕捉路上減少一輛車的過程，所以，這個車並不需要單獨設計成爲一個對象，用一個字符串表示就可以了。
面向對象設計把握一個重要的經驗：誰擁有數據，誰就對外提供操作這些數據的方法。再牢牢掌握幾個典型的案例就可以了：人在黑板上畫圓，列車司機緊急剎車，售貨員統計收穫小票的金額，你把門關上了等。
學員的兩個面向對象的面試題，用面向對象的方式設計如下情景。
“兩塊石頭磨成一把石刀，石刀可以砍樹，砍成木材，木材做成椅子”，
“球從一根繩子的一段移動到了另一端”，
四、Road類的編寫
1、每個Road對象都有一個name成員變量來代表方向，有一個vehicles成員變量來代表方向上的車輛集合。
2、在Road對象的構造方法中啓動一個線程每隔一個隨機的時間向vehicles集合中增加一輛車（用一個“路線名_id”形式的字符串進行表示）。
3、在Road對象的構造方法中啓動一個定時器，每隔一秒檢查該方向上的燈是否爲綠，是則打印車輛集合和將集合中的第一輛車移除掉。
4、在講Road對象的定時器代碼時，因爲開始階段還沒有設計Lamp類，所以，檢查該方向上的燈是否爲綠的代碼暫時先採用短路方式。
五、Lamp類的編寫
1、系統中有12個方向上的燈，在程序的其他地方要根據燈的名稱就可以獲得對應的燈的實例對象，綜合這些因素，將Lamp類用java5中的枚舉形式定義更爲簡單。
2、每個Lamp對象中的亮黑狀態用green()變量表示，選用S2N、S2W、E2W、E2S這四個方向上的Lamp對象依次輪詢變亮，Lamp對象中還要有一個oppositeLamp變量來表示它們相反方向的燈，再用一個nextLamp變量來表示此燈變亮後的下一個變亮的燈。這三個變量用構造方法的形式進行賦值，因爲枚舉元素必須在定義之後引用，所以無法再構造方法中彼此相互引用，所以，相反方向和下一個方向的燈用字符串形式表示。
3、增加讓Lamp變亮和變黑的方法：green()和red()，對於S2N、S2W、E2W、E2N這四個方向上的Lamp對象，這兩個方法內部要讓相反方向的燈隨之變亮和變黑，red()方法還要讓下一個燈變亮。
4、除了S2N、S2W、E2W、E2S這四個方向上的Lamp對象之外，其他方向上的Lamp對象的nextLamp和oppositeLamp屬性設置爲null即可，每次當前以及下一個燈變爲綠燈，以便防止green()和red()進入死循環。
六、LampController類的編寫
1、整個系統中只能有一套交通燈控制系統，所以，LampController類最好是設計成單例。我這裏沒有
2、LampController構造方法中要設定第一個爲綠的燈。
3、LampController對象的構造方法中將當前燈變綠，然後啓動一個定時器，每隔10秒將當前燈變紅和將下一個燈變綠。
七、MainClass類的編寫
1、 String[] directions={"S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"};
2、用for循環創建出代表12條路線的對象。
3.實例化交通燈控制對象
package com.itcast.traffic;
/*枚舉交通燈*/
public enum Lamp
{
//抽取四個燈 以及對應的四個燈
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),
//右拐彎
S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);
private String nextLamp;//下一燈
private String opposite;//相反的燈
private boolean status;//顏色狀態
public String getNextLamp()
{
return this.nextLamp;
}
public void setNextLamp(String nextLamp)
{
this.nextLamp = nextLamp;
}
public String getOpposite()
{
return this.opposite;
}
public void setOpposite(String opposite)
{
this.opposite = opposite;
}
public boolean isStatus()
{
return this.status;
}
public void setStatus(boolean status)
{
this.status = status;
}
private Lamp(String opposite,String nextLamp,boolean status)
{
this.opposite=opposite;
this.nextLamp=nextLamp;
this.status=status;
}
//綠燈
public void green()
{
this.setStatus(true);
if(getOpposite() != null)
{
Lamp.valueOf(opposite).setStatus(true);
System.out.println(name() + " lamp is green，下面總共應該有6個方向能看到汽車穿過！");
}
}
//紅燈
public Lamp red()
{
this.setStatus(false);
if(getOpposite()!=null)
Lamp.valueOf(opposite).setStatus(false);
Lamp nextLamp1=null;//下一個燈
if(nextLamp!=null)
{
nextLamp1 = Lamp.valueOf(nextLamp);
System.out.println("綠燈 當前"+name()+"切換爲"+nextLamp1.name());
nextLamp1.green();
}
return nextLamp1;
}
}
package com.itcast.traffic;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
//路類
public class Road
{
//集合添加車輛
private ArrayList<String> vechicles=new ArrayList<String>();
private String roadName; //路名
public Road(String roadName)
{
this.roadName=roadName;
//路上隨機10秒內隨機添加車輛
ExecutorService pool= Executors.newSingleThreadExecutor();
pool.execute(new Runnable()
{
@Override
public void run()
{
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
try
{
Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);
} catch (Exception e)
{
System.err.println("添加車輛異常");
}
vechicles.add(Road.this.roadName+"__"+i);//添加
}
}
});
//1秒判斷燈是否爲綠燈 如果綠則車輛通行
ScheduledExecutorService ses=Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
ses.scheduleAtFixedRate(
new Runnable()
{
@Override
public void run()
{
if(vechicles.size()>0)
if(Lamp.valueOf(Road.this.roadName).isStatus())//判斷燈狀態
System.out.println(vechicles.remove(0)+"已經穿過道路...");
}
},
1,
1,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
package com.itcast.traffic;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
//燈控制類
public class LampController
{
private Lamp currentLamp; //當前燈
public LampController()
{
//設置當前第一燈爲S2N方向的綠燈
currentLamp=Lamp.S2N;
currentLamp.green();
//每10切換
ScheduledExecutorService ses=Executors.newScheduledThreadPool(1);
ses.scheduleAtFixedRate(
new Runnable()
{
@Override
public void run()
{
currentLamp=currentLamp.red();
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
package com.itcast.traffic;
//運行類
public class MainClass
{
public static void main(String[] args)
{
//方向
String[] directions={"S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"};
//路上添加車輛,通行車輛
for (int i = 0; i <12; i++)
{
new Road(directions[i]);
}
//開啓線程控制燈
new LampController();
}
}
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