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交通灯管理系统

· Concurrent [kən'kʌr(ə)nt]adj. 并发的；一致的；同时发生的

· Executors[ɪg'zɛkjətɚ]n. 执行者；[法] 遗嘱执行人；执行器

· scheduled['ʃedjuːld]adj. 预定的；调度

· service ['sɜːvɪs]n. 服务，服侍；服役；仪式

· pool [puːl]池

fixedrate固定频率

vechicles交通工具

directions [dɪ'rekʃ(ə)nz]n. 方向

Traversing n. 穿越，通过

opposite ['ɒpəzɪt; -sɪt] 对面

2.必须理解类和接口与方法

java.util.concurrent Executor接口：执行已提交的 Runnable 任务的对象。此接口提供一种将任务提交与每个任务将如何运行的机制（包括线程使用的细节、调度等）分离开来的方法。通常使用 Executor 而不是显式地创建线程。

void	execute(Runnable command) 在未来某个时间执行给定的命令。

java.util.concurrent ScheduledExecutorService接口：

ScheduledFuture<?>

scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit)
创建并执行一个在给定初始延迟后首次启用的定期操作，后续操作具有给定的周期；也就是将在 initialDelay 后开始执行，然后在 initialDelay+period 后执行，接着在 initialDelay + 2 * period 后执行，依此类推。

java.util.concurrent Executors类：此包中所定义的 Executor、ExecutorService、ScheduledExecutorService、ThreadFactory 和 Callable 类的工厂和实用方法。

static ScheduledExecutorService

newScheduledThreadPool(int corePoolSize)
创建一个线程池，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行。

一、题目要求

模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如：

1、异步随机生成按照各个路线行驶的车辆。

例如：

由南向而来去往北向的车辆 ----直行车辆

由西向而来去往南向的车辆 ----右转车辆

由东向而来去往南向的车辆 ----左转车辆

。。。

2、信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。

3、应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。

4、具体信号灯控制逻辑与现实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。

5、注：

1）南北向车辆与东西向车辆交替放行，同方向等待车辆应先放行直行车辆而后放行左转车辆。

2）每辆车通过路口时间为1秒（提示：可通过线程Sleep的方式模拟）。

3）随机生成车辆时间间隔以及红绿灯交换时间间隔自定，可以设置。

4）不要求实现GUI，只考虑系统逻辑实现，可通过Log方式展现程序运行结果。

二．题目图解：

1.对图形和题目分析

1) 汽车行驶路线共12条，每条路线作为一个对象存在。为了统一模型，

2) 假设每条路线有红绿灯存在。其中右转弯的4条路线的控制灯可以假设称为常绿状态。

3) 另外，其他的8条线路是两两成对的，可以归为4组。(原因：两个相对的灯一个变红，其相对的就要变绿)

4）所以，程序只需考虑图中标注了数字的4条路线的控制灯的切换顺序，这4条路线相反方向的路线的控制灯跟随这4条路线切换，不必额外考虑。

2.面向对象的分析。

面向对象有：红绿灯，红绿灯的控制系统，汽车，路线。

面向对象的经验：谁拥有数据，谁就对外提供操作这些数据的方法。

注意问题：

1）因为只有12个灯所以可以用枚举。

2）汽车与路线是绑定的。

3）汽车过红绿灯时不但要与交通灯有关系，还与汽车相互之间有关系。（原因是我们过红绿灯的时候不单只是看灯，还要看车。）

4）程序中如何知道自己前面是否有车，这时候则访问路线对象。（路就要有增加车辆和减少车辆的方法）

3.面向对象的设计。

路的设计：

1）因为有路才有车所以汽车与路线是绑定的，这样汽车可以当做是路的内部类。

2）因为每个车也是一个对象，所以创建一个集合来存储汽车对象。

3）制作定时器，每隔一秒检查对应的灯是否为绿，是则放行一辆车

4）汽车的通过路口则用，删除集合元素来来表示。

红绿灯的设计：

1）假设有12个灯所以就有12个对象，因为对象可以计算的出来所以用枚举表示。

2）不存在逻辑的灯：

车向右拐的四个交通灯：都是常绿的。（S2E，E2N，N2W，W2S）

3）存在逻辑的只有四组灯。

车直走的四个交通灯：一边灯变绿的时候，其相对的另一边也变绿，其为一组共两组。（S2N与N2S，E2W与W2E）

车左拐的四个交通灯：也是相对的，一边变绿，另外一边也变绿，所以也是两组。(S2W与N2E，E2S与W2N)

4）灯有三个变量：

一个是自己的状态。

一个是其相对方的灯。

一个是其下一个方向的灯。

5）灯的设计技巧：

一个灯变绿，那么其返回的值则表示下一个灯变红。

红绿灯控制系统设计：

1）初始化第一个交通灯

2）通过定时器，设定每隔10秒交通灯变一次颜色。

三．程序编写

1.Road类的编写

1）创建一个可以存储汽车的集合。

2）创建一个线程来创建汽车对象。

3）创建一个定时器，来检查汽车锁对应的等是否变绿。

package jiaotongdeng;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;
//这个是车开到路上来的代码。public class Road {
//创建一个车的集合。
List<String> vechicles = new ArrayList<String>();//每条路要有名字，这样才好为车起名字。
private String name = null;
public Road(String name){
this.name = name;
//模拟车辆不断随机上路的过程，使用线程池，通过产生单个线程的方法，创建一个线程池 .
ExecutorService pool =  Executors.newSingleThreadExecutor();//Executors为线程池中单线程
pool.execute(new Runnable() {
public void run() {
//用构造方法产生999量车
for(int i =1; i < 1000; i++){
try {
Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//车辆进入路线中
//内部类访问外部成员Road.this
vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);
}
}
});
//制作定时器，每隔一秒检查对应的灯是否为绿，是则放行一辆车
ScheduledExecutorService timer= Executors.newScheduledThreadPool(1);//线程池中的调度池
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){//指要干的事情
public void run(){
//把集合里面的第一辆车给移走
if(vechicles.size()>0){//检查集合内部有没有车,有车则得到路线上的灯。
boolean lighted = lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
if(lighted){//当灯是绿的。lighted表示绿灯。
System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing！");
}
}
}
},
1, //指过多少秒去干这个事
1, //再过多少秒接着干
TimeUnit.SECONDS);//时间的度量单位
}
}

2.Lamp类的编写

1）因为只有12个交通灯，所以直接用枚举来创建对象更方便。

2）为灯的枚举设置属性，分别指目前的灯的对面的灯，下一个灯，等是否是绿色。

3）创建三个变量，一个是自己的状态，一个表示相对的灯，一个表示下一个灯。

4）创建检查灯是否变绿的方法。

5）创建让其对应的灯同时变绿的方法。

6）创建把等变红的方法，并且返回下一个灯。

package jiaotongdeng;public enum lamp {
//S代表南，N代表北，W代表西，E代表东。
S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("S2E","S2N",false),
N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),
S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);
//枚举的构造方法一定是私有的
private lamp(String opposite,String next,boolean lighted){
this.opposite = opposite;
this.next = next;
this.lighted = lighted;
}
//创建灯的变量
private boolean lighted;//表示灯的显示状态。
private String opposite;//表示对面的灯
private String next;//表示下一个灯。
public boolean isLighted(){//表示灯是否亮着。
return lighted;
}public void light(){//先让灯变绿再让其对应的灯变绿。
this.lighted = true;//表示
if(opposite != null){//这表示有对应的灯亮才亮。
lamp.valueOf(opposite).light();
}
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！");
}
public lamp blackOut(){//把灯变黑
this.lighted = false;
if(opposite != null){
lamp.valueOf(opposite).blackOut();
}
lamp nextlamp = null;
if(next != null){
nextlamp = lamp.valueOf(next);
System.out.println("绿灯从"+ name() + "------>切换为" + next);
nextlamp.light();
}
return nextlamp;
}
}

3.LampControlle类的编写

1）初始化交通灯。

2）设置定时器让灯每隔10秒变一次颜色。

package jiaotongdeng;import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;public class lampController {
//初始化交通灯
private lamp currentLamp;//当前的灯。
public lampController(){
currentLamp = lamp.S2N;//首先指定第一个灯。
currentLamp.light();//指定第一个灯为绿
//定时器，没隔10秒钟让这个灯变黑下一个等变绿。
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run() {
System.out.println("来了");
//每隔10秒钟把当前的灯变黑
currentLamp = currentLamp.blackOut();
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);
}}

4.mainClass主函数的编写

1）创建存储路方向的数组。

2）创建路方位的对象。

3）创建交通控制系统。

package jiaotongdeng;public class MainClass {/*** @param args*/
public static void main(String[] args) {
//创建存储方位的数组。
String [] directions = new String[]{
"S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2S"
};
//创建路方位的对象。
for(int i = 0; i < directions.length; i++){
new Road(directions[i]);
}
//创建交通控制系统
new lampController();
}}

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