黑馬程序員_交通燈例子

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 交通燈管理系統的項目需求

12條路線圖

面向對象的分析與設計

      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。

     Ø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。

     Ø每條路線上隨機增加新的車輛，增加到一個集合中保存。

     Ø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。

     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。

     Ø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。

     Ø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。

     Ø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。

     Ø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。

     Ø設計一個LampController類，它定時讓當前的綠燈變紅。

Road類的編寫

     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。

     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）。

     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。

 

package com.isoftstone.interview.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;

/**
 * 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。
 * 每條路線上隨機增加新的車輛，增加到一個集合中保存。
 * 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。
 *
 */
public class Road {
 private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();
 
 private String name =null;
 public Road(String name){
  this.name = name;
  
  //模擬車輛不斷隨機上路的過程  
  ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
  pool.execute(new Runnable(){
   public void run(){
    for(int i=1;i<1000;i++){
     try {
      Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);
     } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
     }
     vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);
    }    
   }
   
  });
  
  //每隔一秒檢查對應的燈是否爲綠，是則放行一輛車  
  ScheduledExecutorService timer =  Executors.newScheduledThreadPool(1);
  timer.scheduleAtFixedRate(
    new Runnable(){
     public void run(){
      if(vechicles.size()>0){
       boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
       if(lighted){
        System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing !");
       }
      }
      
     }
    },
    1,
    1,
    TimeUnit.SECONDS);
  
 }
}

 

Lamp類的編寫

     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。

 

     每個Lamp對象中的亮黑狀態用lighted變量表示，選用S2N、S2W、E2W、E2N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oppositeLampName變量來表示它們相反方向的燈，再用一個nextLampName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。

 

    增加讓Lamp變亮和變黑的方法：light和blackOut，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，blackOut方法還要讓下一個燈變亮。

 

    除了S2N、S2W、E2W、E2N這四個方向上的Lamp對象之外，其他方向上的Lamp對象的nextLampName和oppositeLampName屬性設置爲null即可，並且S2N、S2W、E2W、E2N這四個方向上的Lamp對象的nextLampName和oppositeLampName屬性必須設置爲null，以便防止light和blackOut進入死循環。

package com.isoftstone.interview.traffic;

/**
 * 每個Lamp元素代表一個方向上的燈，總共有12個方向，所有總共有12個Lamp元素。
 * 有如下一些方向上的燈,每兩個形成一組，一組燈同時變綠或變紅，所以，
 * 程序代碼只需要控制每組燈中的一個燈即可：
 * s2n,n2s   
 * s2w,n2e
 * e2w,w2e
 * e2s,w2n
 * s2e,n2w
 * e2n,w2s
 * 上面最後兩行的燈是虛擬的，由於從南向東和從西向北、以及它們的對應方向不受紅綠燈的控制，
 * 所以，可以假想它們總是綠燈。
 *
 */
/**/

public enum Lamp {
 /*每個枚舉元素各表示一個方向的控制燈*/ 
 S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),
 /*下面元素表示與上面的元素的相反方向的燈，它們的“相反方向燈”和“下一個燈”應忽略不計！*/
 N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),
 /*由南向東和由西向北等右拐彎的燈不受紅綠燈的控制，所以，可以假想它們總是綠燈*/
 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;
 }

 /*當前燈是否爲綠*/ 
 private boolean lighted;
 /*與當前燈同時爲綠的對應方向*/ 
 private String opposite;
 /*當前燈變紅時下一個變綠的燈*/ 
 private String next;
 public boolean isLighted(){
  return lighted;
 }
 
 /**
  * 某個燈變綠時，它對應方向的燈也要變綠
  */ 
 public void light(){
  this.lighted = true;
  if(opposite != null){
   Lamp.valueOf(opposite).light();
  }
  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！");
  
 }
 
 /**
  * 某個燈變紅時，對應方向的燈也要變紅，並且下一個方向的燈要變綠
  * @return 下一個要變綠的燈
  */ 
 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("綠燈從" + name() + "-------->切換爲" + next);   
   nextLamp.light();
  }
  return nextLamp;
 }
}

LampController類的編寫

     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。

 

     LampController構造方法中要設定第一個爲綠的燈。

 

     LampController對象的start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。

package com.isoftstone.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(){
  //剛開始讓由南向北的燈變綠;  
  currentLamp = Lamp.S2N;
  currentLamp.light();
  
  /*每隔10秒將當前綠燈變爲紅燈，並讓下一個方向的燈變綠*/  
  ScheduledExecutorService timer =  Executors.newScheduledThreadPool(1);
  timer.scheduleAtFixedRate(
    new Runnable(){
     public  void run(){
      System.out.println("來啊");
      currentLamp = currentLamp.blackOut();
    }
    },
    10,
    10,
    TimeUnit.SECONDS);
 }
}

MainClass類的編寫

        用for循環創建出代表12條路線的對象。

 

       接着再獲得LampController對象並調用其start方法。

package com.isoftstone.interview.traffic;

public class MainClass {

 /**
  * @param args
  */
 public static void main(String[] args) {
  
  /*產生12個方向的路線*/  
  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]);
  }
  
  /*產生整個交通燈系統*/  
  new LampController();
 }

}

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