本文實(shí)例為大家分享了java多線程模擬交通燈管理系統(tǒng)的具體代碼，供大家參考，具體內(nèi)容如下

一、項(xiàng)目業(yè)務(wù)邏輯分析

項(xiàng)目需求：模擬實(shí)現(xiàn)十字路口的交通燈管理系統(tǒng)邏輯，要求如下：

異步隨機(jī)生成按照各個(gè)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(zhuǎn)受信號燈控制，右轉(zhuǎn)車輛不受信號燈控制，其他情況與現(xiàn)實(shí)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(yīng)先放行直行車輛，而后再放行左轉(zhuǎn)車輛。 每輛車通過路口所需時(shí)間為1秒（提示：可以通過線程的sleep方法模擬）。 隨機(jī)生成車輛，時(shí)間間隔以及紅綠燈交換時(shí)間自定。 不要求GUI，只考慮系統(tǒng)邏輯實(shí)現(xiàn)。可在在終端log方式模擬。

首先了解一下現(xiàn)實(shí)中十字路口的交通燈的業(yè)務(wù)邏輯（為此我大晚上在十字路口仔細(xì)觀察了半個(gè)小時(shí)，缺少生活啊。），直接上圖吧，直觀明了：

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

二、系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

根據(jù)業(yè)務(wù)需求分析，需要對象：信號燈、信號燈控制系統(tǒng)、汽車和路線。下面具體分析每個(gè)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(tài)，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(tài)的方法turnRed和turnGreen。信號燈控制系統(tǒng)(LampController)：控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)在規(guī)定時(shí)間切換紅綠燈，并隨著此類的創(chuàng)建，整個(gè)系統(tǒng)就開始運(yùn)作，所以把系統(tǒng)啟動(dòng)的實(shí)現(xiàn)放在了構(gòu)造方法內(nèi)。汽車(Vihicles)：這里只需要體現(xiàn)汽車穿過路口的過程不需要體現(xiàn)移動(dòng)細(xì)節(jié)，也就是捕捉路上減少一輛車的過程，所以，這個(gè)車并不需要單獨(dú)設(shè)計(jì)成為一個(gè)對象，用一個(gè)字符串表示就可以了。并且車是屬于公路的，應(yīng)該是一種聚合關(guān)系，根據(jù)擁有數(shù)據(jù)者應(yīng)提供訪問數(shù)據(jù)的方法的規(guī)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(duì)順序依次通過路口，這個(gè)深有體會，堵車有時(shí)兩次綠燈都過不去路口。

根據(jù)以上分析類圖設(shè)計(jì)如下：

類圖很簡單，可以看出這三個(gè)類之間只是簡單的關(guān)聯(lián)， Road中要用到Lamp的信號燈狀態(tài)判斷是否放行車輛，LampController負(fù)責(zé)定時(shí)切換Lamp的信號燈狀態(tài)。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)為了方便有些方法的功能是放在構(gòu)造方法里實(shí)現(xiàn)的。

三、具體實(shí)現(xiàn)

Lamp類：

public enum Lamp { /** * E2W=East to West, N2S=North to South * 從南面的交通燈開始，逆時(shí)針執(zhí)行 */ //初始狀態(tài)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(gè)右轉(zhuǎn)方向，始終時(shí)綠燈 S2E(null,null,true),E2N(null,null,true), N2W(null,null,true),W2S(null,null,true); //燈的狀態(tài) 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(gè)燈 * @param initLighted 燈的初始狀態(tài) */ private Lamp(String opposite,String next,boolean initLighted){ this.opposite=opposite; this.next=next; this.lighted=initLighted; } //判斷燈的狀態(tài) public boolean getLighted(){ return lighted; } //綠燈亮 同時(shí)把對面的燈設(shè)為綠 下一個(gè)燈設(shè)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(gè)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(jù)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(dòng)一個(gè)線程，隨機(jī)產(chǎn)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(jī)產(chǎn)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(gè)計(jì)時(shí)器 使這條路每隔1s 就檢查一次這條路對應(yīng)的交通燈的狀態(tài) * 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(tài)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(tǒng)public class LampController { private Lamp currentLamp; public LampController() { super(); //交通燈系統(tǒng)初始化 第一個(gè)運(yùn)行的S2N turn green this.currentLamp = Lamp.S2N; this.currentLamp.turnGreen(); //定時(shí)器 每個(gè)10s 切換一次信號燈狀態(tài) ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1); timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){ @Override public void run() { currentLamp=currentLamp.turnRed(); } }, 10, 10, TimeUnit.SECONDS); }}

運(yùn)行結(jié)果：

四、總結(jié)

本題目整體結(jié)構(gòu)很簡單，不涉及復(fù)雜的設(shè)計(jì)模式，重點(diǎn)是對業(yè)務(wù)邏輯的分析，首先要搞明白交通信號燈的運(yùn)行機(jī)制，如果不考慮右轉(zhuǎn)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(shí)間，然后再放行左轉(zhuǎn)的車輛。在具體實(shí)現(xiàn)上有兩個(gè)難點(diǎn)：其一就是利用線程設(shè)置定時(shí)器，實(shí)時(shí)監(jiān)控每條路上的信號燈狀態(tài)和模擬隨機(jī)在各個(gè)方向的路上產(chǎn)生一些車輛，控制系統(tǒng)的任務(wù)比較簡單只需要定時(shí)輪流切換信號燈狀態(tài)。其二是巧妙的把四個(gè)方向的信號燈設(shè)計(jì)成了一個(gè)環(huán)形鏈表，控制系統(tǒng)只需要控制一個(gè)信號燈，其他3個(gè)就有規(guī)律的聯(lián)動(dòng)運(yùn)行了。

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持好吧啦網(wǎng)。