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交通燈管理系統

一、功能需求如下：

1、       非同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、       訊號燈忽略黃燈，只考慮紅燈和綠燈。

3、       應考慮左轉車輛控制訊號燈，右轉車輛不受訊號燈控制。

          4、具體訊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為1秒（提示：可通過執行緒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，可以設定。

二、各個類的編寫思路：

Road類的編寫

l 每個Road物件都有一個name成員變數來代表方向，有一個

l vehicles成員變數來代表方向上的車輛集合。

l 在Road物件的構造方法中啟動一個執行緒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”形式的字串進行表示）。

在Road物件的構造方法中啟動一個定時器，每隔一秒檢查該方向上的燈是否為綠，是則列印車輛集合和將集合中的第一輛車移除掉

Lamp類的編寫

l 系統中有12個方向上的燈，在程式的其他地方要根據燈的名稱就可以獲得對應的燈的例項物件，綜合這些因素，將Lamp類用java5中的列舉形式定義更為簡單。

l 每個Lamp物件中的亮黑狀態用lighted變量表示，選用S2N、S2W、E2W、E2N這四個方向上的Lamp物件依次輪詢變亮，Lamp物件中還要有一個oppositeLampName變數來表示它們相反方向的燈，再用一個nextLampName變數來表示此燈變亮後的下一個變亮的燈。這三個變數用構造方法的形式進行賦值，因為列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串形式表示。

l 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物件，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。

l 除了S2N、S2W、E2W、E2N這四個方向上的Lamp物件之外，其他方向上的Lamp物件的nextLampName和oppositeLampName屬性設定為null即可，並且S2N、S2W、E2W、E2N這四個方向上的Lamp物件的nextLampName和oppositeLampName屬性必須設定為null，以便防止light和blackOut進入死迴圈。

LampController類的編寫

l 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。

l LampController構造方法中要設定第一個為綠的燈。

l LampController物件的start方法中將當前燈變綠，然後啟動一個定時器，每隔10秒將當前燈變紅和將下一個燈變綠。

MainClass類的編寫

l 用for迴圈創建出代表12條路線的物件。

接著再獲得LampController物件並呼叫其start方法

三、系統原始碼

packagecom.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，

 * 程式程式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。

 * @author 張孝祥 www.it315.org

 *

 */

/**/

publicenum Lamp {

    /*每個列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,Stringnext,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，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() + "-------->切換為" + next);                  

                    nextLamp.light();

            }

            return nextLamp;

    }

}

packagecom.isoftstone.interview.traffic;

importjava.util.concurrent.Executors;

importjava.util.concurrent.ScheduledExecutorService;

importjava.util.concurrent.TimeUnit;

publicclass 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，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);

    }

}

packagecom.isoftstone.interview.traffic;

publicclass 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(inti=0;i<directions.length;i++){

                    new Road(directions[i]);

            }

            /*產生整個交通燈系統*/           

            new LampController();

    }

}

packagecom.isoftstone.interview.traffic;

importjava.util.ArrayList;

importjava.util.List;

importjava.util.Random;

importjava.util.concurrent.ExecutorService;

importjava.util.concurrent.Executors;

importjava.util.concurrent.ScheduledExecutorService;

importjava.util.concurrent.TimeUnit;

/**

 * 每個Road物件代表一條路線，總共有12條路線，即系統中總共要產生12個Road例項物件。

 * 每條路線上隨機增加新的車輛，增加到一個集合中儲存。

 * 每條路線每隔一秒都會檢查控制本路線的燈是否為綠，是則將本路線儲存車的集合中的第一輛車移除，即表示車穿過了路口。

 * @author 張孝祥 www.it315.org

 *

 */

publicclass Road {

    private List<String> vechicles = newArrayList<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((newRandom().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為綠，是則放行一輛車          

            ScheduledExecutorService timer=  Executors.newScheduledThreadPool(1);

            timer.scheduleAtFixedRate(

                            new Runnable(){

                                    public voidrun(){

                                            if(vechicles.size()>0){

                                                    booleanlighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();

                                                    if(lighted){

                                                            System.out.println(vechicles.remove(0)+ " is traversing !");

                                                    }

                                            }

                                    }

                            },

                            TimeUnit.SECONDS);

    }

}

四、執行結果：