java怎么實現交通燈管理系統

這篇文章主要講解了“java怎么實現交通燈管理系統”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“java怎么實現交通燈管理系統”吧！

一、項目業務邏輯分析

項目需求：模擬實現十字路口的交通燈管理系統邏輯，要求如下：

• 異步隨機生成按照各個路線行駛的車輛，例如由北向南行駛的車輛、由東向南行駛的車輛。

• 信號燈忽略黃燈，只考慮紅燈和綠燈的情況。

• 左轉受信號燈控制，右轉車輛不受信號燈控制，其他情況與現實生活的邏輯相同。

• 注：南北向車輛和東西向方向車輛交替放行，同方向等待車輛應先放行直行車輛，而后再放行左轉車輛。

• 每輛車通過路口所需時間為1秒（提示：可以通過線程的sleep方法模擬）。

• 隨機生成車輛，時間間隔以及紅綠燈交換時間自定。

• 不要求GUI，只考慮系統邏輯實現。可在在終端log方式模擬。
  

首先了解一下現實中十字路口的交通燈的業務邏輯（為此我大晚上在十字路口仔細觀察了半個小時，缺少生活啊。），直接上圖吧，直觀明了：

額，乍一看有點亂，仔細一想很簡單，就是東西南北四條路每條路都有三個去向，左轉、右轉和直行，這樣一個十字路口就有了12個行駛方向。每個方向都有一個指示燈，也就是12個信號燈，如果每個信號燈都單獨控制，那就麻煩多了，而且很不科學，得一天24小時堵車。需求第3點說明右轉不受信號燈控制，其實現實生活照也是這樣，一般右轉車輛不受控制的（比較繁忙的路口受控制），隨時可以轉，也就是說永遠是綠色等，想不通為什么這樣設計？而 對立面的燈是同步變化的，同時綠或者同時紅，這樣只需要系統控制一個方向的燈就可以了。最后我們只需要控制四個方向的燈就行了，這里選擇了圖中標記的①②④③四條路線，只要在改變其中一條路線的信號燈時同步改變對立面的燈為相同信號就行了。另外還要同時把下一個信號燈切換成相反的信號，例如S2W變紅時，同時N2E也要變紅，并且E2W或W2E變綠。這里我們選擇逆時針方向輪循。

二、系統詳細設計

根據業務需求分析，需要對象：信號燈、信號燈控制系統、汽車和路線。下面具體分析每個對象所以屬性和方法。
信號燈類(Lamp)：信號燈只有紅和綠兩種狀態，用boolean變量表示，true表示綠燈，false表示紅燈。還要提供切換信號燈狀態的方法turnRed和turnGreen。
信號燈控制系統(LampController)：控制系統主要負責在規定時間切換紅綠燈，并隨著此類的創建，整個系統就開始運作，所以把系統啟動的實現放在了構造方法內。
汽車(Vihicles)：這里只需要體現汽車穿過路口的過程不需要體現移動細節，也就是捕捉路上減少一輛車的過程，所以，這個車并不需要單獨設計成為一個對象，用一個字符串表示就可以了。并且車是屬于公路的，應該是一種聚合關系，根據擁有數據者應提供訪問數據的方法的規律，這里路要提供增減車輛的方法。
路線(Road)：每輛汽車不是看到對面的信號燈變綠就可以穿過的，要按照路線上的車隊順序依次通過路口，這個深有體會，堵車有時兩次綠燈都過不去路口。

根據以上分析類圖設計如下：

類圖很簡單，可以看出這三個類之間只是簡單的關聯， Road中要用到Lamp的信號燈狀態判斷是否放行車輛，LampController負責定時切換Lamp的信號燈狀態。具體實現時為了方便有些方法的功能是放在構造方法里實現的。

三、具體實現

Lamp類：

public enum Lamp {
 /**
  * E2W=East to West, N2S=North to South
  * 從南面的交通燈開始，逆時針執行
  */
 //初始狀態為紅燈
 S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),
 E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),
 //對立面紅燈
 N2E(null,null,false),N2S(null,null,false),
 W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),
 //四個右轉方向，始終時綠燈
 S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),
 N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);
 
 //燈的狀態 true=green,false=red
 private boolean lighted;
 private String opposite=null;
 private String next=null;
 
 private Lamp() {}
 /**
  * @param opposite 對面的燈
  * @param nexe   下一個燈 
  * @param initLighted 燈的初始狀態
  */
 private Lamp(String opposite,String next,boolean initLighted){
  this.opposite=opposite;
  this.next=next;
  this.lighted=initLighted;
  
 }
 //判斷燈的狀態
 public boolean getLighted(){
  return lighted;
 }
 //綠燈亮  同時把對面的燈設為綠  下一個燈設為紅燈
 public void turnGreen(){
  this.lighted=true;
 
  //如果對面有燈 
  if(opposite!=null){
   Lamp.valueOf(opposite).turnGreen();
  }
 }
 //紅燈亮  對立面的燈也變紅
 public Lamp turnRed(){
  this.lighted=false;
  Lamp nextGreenLamp=null;
  //對面的燈 同步變化
  if(opposite!=null){
   Lamp.valueOf(opposite).turnRed();
  }
  //下一個燈 綠燈亮 
  if(next!=null){
   nextGreenLamp=Lamp.valueOf(next);
   nextGreenLamp.turnRed();
  }
  return nextGreenLamp;
 }
}

Road類：

public class Road {
 //存放每條路上的車輛   車名就表示一輛車 
 private List<String> vehicles=new ArrayList<String>();
 private  String roadName=null;
 public Road(String roadName) {
  super();
  //根據路的方向取名，名字和對面的紅綠燈同名 E2W表示東向西的路
  this.roadName = roadName;
  
  //用線程池啟動一個線程，隨機產生一輛車
  Executors.newSingleThreadExecutor().execute(new Runnable(){
   @Override
   public void run() {
    for(int i=1;i<1000;i++){
     try {
      //每隔1~10秒 隨機產生一輛車
      Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);
     } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
     }
     //訪問外部類的成員變量
     vehicles.add(Road.this.roadName+"路 第  "+i+" 輛車");
    }
   }
   
  });
  /*
   * 定義一個計時器 使這條路每隔1s 就檢查一次這條路對應的交通燈的狀態
   * 如果是綠燈 就每隔1s使離一輛車
   */
  ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);
  timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){
 
   @Override
   public void run() {
    //先判斷這條路上是否有車
    if(vehicles.size()>0){
     //在判斷交通燈狀態   
     boolean lighted=Lamp.valueOf(Road.this.roadName).getLighted();
     if(lighted){
      //從汽車列表中移除  并提示已通過路口
      System.out.println(vehicles.remove(0)+"通過路口。。。");
     }
    }
   }
   
  }, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);
 }
}

LampController類：

//燈控系統
public class LampController {
 private Lamp currentLamp;
 
 public  LampController() {
  super();
  //交通燈系統初始化   第一個運行的S2N turn green
  this.currentLamp = Lamp.S2N;
  this.currentLamp.turnGreen();
  //定時器 每個10s 切換一次信號燈狀態
  ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);
  timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){
 
   @Override
   public void run() {
     currentLamp=currentLamp.turnRed();
   }
   
  }, 10, 10, TimeUnit.SECONDS);
  
 }
}

運行結果：

四、總結

本題目整體結構很簡單，不涉及復雜的設計模式，重點是對業務邏輯的分析，首先要搞明白交通信號燈的運行機制，如果不考慮右轉的情況，簡答理解就是東西方向和南北方向的車輛交替放行，同方向等待紅燈的車輛先放行直行車輛一段時間，然后再放行左轉的車輛。在具體實現上有兩個難點：其一就是利用線程設置定時器，實時監控每條路上的信號燈狀態和模擬隨機在各個方向的路上產生一些車輛，控制系統的任務比較簡單只需要定時輪流切換信號燈狀態。其二是巧妙的把四個方向的信號燈設計成了一個環形鏈表，控制系統只需要控制一個信號燈，其他3個就有規律的聯動運行了。

感謝各位的閱讀，以上就是“java怎么實現交通燈管理系統”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對java怎么實現交通燈管理系統這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！