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模擬現實十字路口的交通管理系統邏輯，項目需求：
- 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 - 信號燈忽略黃燈，只考慮紅燈和綠燈
- 應考慮左轉車輛控制信號燈，右轉車輛不受信號等控制
- 具體信號等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方行，同方向等待車輛應先放行直行車輛而后放行左轉車輛
- 每輛車通過路口時間為1秒(提示：可通過線程Sleep的方式模擬)
- 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
- 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
面向對象的分析與設計
- 每條線路上都會出現多輛車，線路上要隨機增加新的車，在燈綠期間還要每秒較少一輛車。
- 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為綠，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為綠，一個燈有綠變紅時，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，并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，但是為了讓程序采用統一的處理方式，故假設出有四個右拐彎的燈，只是這些燈為常亮狀態，即永遠不變黑。
- 除了右拐彎方向的其他8條路線的燈，他們是兩兩成對的，可以歸為4組，所以在編程處理時，只要從這4組中取出一個燈，對這4個燈依次輪詢亮燈，與這個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Lamp對象的變亮和變黑的方法中，將對應方向的燈也變亮和變黑。每個燈變黑時，都伴隨著下一個燈的變亮，Lamp類中還用了一個變量來記住自己的下一個燈。
- 無論在程序的什么地方去獲得某個方向的燈時，每個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。
所以總結下來是3個類：Road類、Lamp類、LampController類
Road類：
- 每個Road對象都一個name成員變量來代表反向，有一個vehicles成員變量來代表方向上的車輛集合
- 在Road對象的構造方法中啟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“線路名_id”的形式來表示)
- 在Road對象的構造方法中啟動一個定時器，每隔一秒檢查被該方向上的燈是否為綠，是則打印車輛集合和將集合中的第一輛車移除掉
package com.sergio.Traffic;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.*;
/**
* 每條Road對象代表一條路線，總共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為綠，是則將本路線從保存車的集合中的第一輛車移除，即表示車穿過了路口
* Created by Sergio on 2015-06-17.
*/
public class Road {
private List<String> vehicles = new ArrayList<String>();
//路線變量
private String name = null;
//在這個構造函數中，傳回那個方向的車，先開啟一個線程池用于產生車輛，一個定時器用于觀察交通燈的狀態
public Road(String name) {
this.name = name;
//模擬車輛不斷隨機上路的過程.使用線程池，通過產生單個線程的方法，創建一個線程池
ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
pool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i < 1000; i++) {
try {
Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
vehicles.add(Road.this.name + "_" + i);
}
}
});
//每隔一秒檢查對象的燈是否為綠，是則方形一輛車。定時器。產生一個單線程，創建定時器
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable() {
@Override
public void run() {
//判斷路上是否有車，有則進行相應的亮燈操作和刪除操作
if (vehicles.size() > 0) {
boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
if (lighted) {
System.out.println(vehicles.remove(0) + " is traversing");
}
}
}
},
1,
1,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
Lamp類：
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為簡單
- 每個Lamp對象中的亮黑狀態用lighted變量來表示，選用S2N、S2W、E2W、E2N這個四個方向上的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，在用一個nextLampName變量來表示此燈變亮后的下一個變亮的燈。這個三個變量用構造方法的形式進行賦值，因為枚舉元素必須在定義之后應用，所以無法在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來表示
- 增加讓Lamp變亮和變量的方法：light和blackOut，對于S2N、S2W、E2W、E2N這四個方向上lamp對象，這個兩個方法內部要讓想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oppsiteLampName屬性設置為null即可，并且S2N、S2W、E2W、E2N這四個方向上的Lamp對象的nextLampName和oppsiteLampName屬性必須設置為null，以便防止light和blackOut進入死循環。
package com.sergio.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，
* 程序代表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
* 上面最后兩行的燈是虛擬的，由于從南向東和從西向北，以及他們的對應方向不受紅綠燈的控制，所以可以假設他們總是綠燈
* Created by Sergio on 2015-06-17.
*/
public enum Lamp {
//每個枚舉元素個表示一個方向的控制等
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元素的元素的相反方向的燈，它們的"相反反向燈"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燈右拐彎不受紅綠燈的控制，所以假設他們總是綠燈
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;
}
//當前燈是否為綠
private boolean lighted;
//與當前燈同時為綠的對應方向
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，他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，并且下一個方向的燈要變綠
*
* @return nextLamp 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() + "----->切換為" + next);
nextLamp.light();
}
return nextLamp;
}
}
LampController類：
package com.sergio.Traffic;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* Created by Sergio on 2015-06-17.
*/
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秒將當前綠燈變為紅燈，并讓下一個方向的燈變綠
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("開始");
currentLamp = currentLamp.blackOut();
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
MainClass類：
- 用for循環創建出代表12條路線的對象
- 接著再獲得LampController對象并調用其構造方法
package com.sergio.Traffic;
/**
* Created by Sergio on 2015-06-17.
*/
public class MainClass {
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();
}
}
