交通燈管理系統——學習心得

1.需求:

Ø 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

       。。。

Ø 信號燈忽略黃燈,只考慮紅燈和綠燈。

Ø 應考慮左轉車輛控制信號燈,右轉車輛不受信號燈控制。

Ø 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。

Ø 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)。

Ø 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。

Ø 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。


2.分析需求:

畫圖更有利於,說明問題,更有利於分析


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。

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。
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。

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。

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


2.問題代碼化,主要類代碼:

Road類:

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:
/**
 * 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:

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);
	}
}

總結:

1.深刻透徹分析理解業務、需求,最好可以畫出圖示幫助理解

2.熟練掌握java的面向對象特性,併合理使用

3.注意細節,細節決定系統成敗,甚至決定一個人是否能成功!

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