------- <a href="http://www.itheima.com" target="blank">android培訓</a>、<a href="http://www.itheima.com" target="blank">java培訓</a>、期待與您交流！ ----------

一、模擬實現十字路口的交通燈管理系統邏輯

具體需求如下：

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
       。。。
訊號燈忽略黃燈，只考慮紅燈和綠燈。
應考慮左轉車輛控制訊號燈，右轉車輛不受訊號燈控制。
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。
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）。
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。
不要求實現GUI，只考慮系統邏輯實現，可通過Log方式展現程式執行結果。

二、分析：

Road類表示路線，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。
為了統一程式設計模型，可以假設每條路線都有一個紅綠燈對其進行控制。
其中在4個右拐彎一直可以通車，所以燈為常綠。
其他8條線路兩兩成對，可分4組。
所以，程式只需考慮圖中標註了數字號的4條路線的控制燈的切換順序，這4條路線相反方向的路線的控制燈跟隨這4條路線切換，不必額外考慮。
即，路線1行駛完成後路線2行駛，依次路線3、4，然後迴圈 路線1、2、3、4。


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，設定這些燈為常亮狀態，即永遠不變黑。
另外8個燈，它們是兩兩成對的，可以歸為4組，
所以，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類中要有一個變數來記住自己相反方向的燈，在一個Lamp物件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類中還用一個變數來記住自己的下一個燈。
無論在程式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例項物件，所以Lamp類改用列舉來做顯然具有很大的方便性，永遠都只有代表
12個方向的燈的例項物件。

三、程式碼實現

1）Road類

每個Road物件都有一個name成員變數來代表方向，有一個vehicles成員變數來代表方向上的車輛集合。
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。

1. publicclass Road {  
2.     private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();  
3.     private String name = null;  
4.     public Road(String name) {  
5.     this.name = name;  
6.     // 模擬車輛不斷隨機上路的過程
7.     ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();  
8.     pool.execute(new Runnable() {  
9.         publicvoid run() {  
10.         for (int i = 1; i < 1000; i++) {  
11.             try {  
12.             Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);  
13.             } catch (InterruptedException e) {  
14.             e.printStackTrace();  
15.             }  
16.             vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);  
17.         }  
18.         }  
19.     });  
20.     // 每隔一秒檢查對應的燈是否為綠，是則放行一輛車
21.     ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);  
22.     timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {  
23.         publicvoid run() {  
24.         if (vechicles.size() > 0) {  
25.             boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();  
26.             if (lighted) {  
27.             System.out.println(vechicles.remove(0)  
28.                 + " is traversing !");  
29.             }  
30.         }  
31.         }  
32.     }, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);  
33.     }  
34. }  

2）Lamp類

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。
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。 
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。
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。

1. <span style="font-size:14px">publicenum Lamp {  
2.     /* 每個列舉元素各表示一個方向的控制燈 */
3.     S2N("N2S", "S2W", false), S2W("N2E", "E2W", false), E2W("W2E", "E2S", false), E2S(  
4.         "W2N", "S2N", false),  
5.     /* 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！ */
6.     N2S(null, null, false), N2E(null, null, false), W2E(null, null, false), W2N(  
7.         null, null, false),  
8.     /* 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 */
9.     S2E(null, null, true), E2N(null, null, true), N2W(null, null, true), W2S(  
10.         null, null, true);  
11.     private Lamp(String opposite, String next, boolean lighted) {  
12.     this.opposite = opposite;  
13.     this.next = next;  
14.     this.lighted = lighted;  
15.     }  
16.     /* 當前燈是否為綠 */
17.     privateboolean lighted;  
18.     /* 與當前燈同時為綠的對應方向 */
19.     private String opposite;  
20.     /* 當前燈變紅時下一個變綠的燈 */
21.     private String next;  
22.     publicboolean isLighted() {  
23.     return lighted;  
24.     }  
25.     /** 
26.      * 某個燈變綠時，它對應方向的燈也要變綠 
27.      */
28.     publicvoid light() {  
29.     this.lighted = true;  
30.     if (opposite != null) {  
31.         Lamp.valueOf(opposite).light();  
32.     }  
33.     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！");  
34.     }  
35.     /** 
36.      * 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 
37.      *  
38.      * @return 下一個要變綠的燈 
39.      */
40.     public Lamp blackOut() {  
41.     this.lighted = false;  
42.     if (opposite != null) {  
43.         Lamp.valueOf(opposite).blackOut();  
44.     }  
45.     Lamp nextLamp = null;  
46.     if (next != null) {  
47.         nextLamp = Lamp.valueOf(next);  
48.         System.out.println("綠燈從" + name() + "-------->切換為" + next);  
49.         nextLamp.light();  
50.     }  
51.     return nextLamp;  
52.     }  
53. }</span>  

3）LampController類

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。
LampController構造方法中要設定第一個為綠的燈。
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。

1. <span style="font-size:14px">publicclass LampController {  
2.     private Lamp currentLamp;  
3.     public LampController() {  
4.     // 剛開始讓由南向北的燈變綠;
5.     currentLamp = Lamp.S2N;  
6.     currentLamp.light();  
7.     /* 每隔10秒將當前綠燈變為紅燈，並讓下一個方向的燈變綠 */
8.     ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);  
9.     timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {  
10.         publicvoid run() {  
11.         currentLamp = currentLamp.blackOut();  
12.         }  
13.     }, 10, 10, TimeUnit.SECONDS);  
14.     }  
15. }</span>  

4）MainClass類

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。

1. publicclass MainClass {  
2.     /** 
3.      * @param args 
4.      */
5.     publicstaticvoid main(String[] args) {  
6.     /* 產生12個方向的路線 */
7.     String[] directions = new String[] { "S2N", "S2W", "E2W", "E2S", "N2S",  
8.         "N2E", "W2E", "W2N", "S2E", "E2N", "N2W", "W2S" };  
9.     for (int i = <