JDK 5 交通燈模擬控制系統實現

系統概述

本系統使用 JDK 5 的枚舉與多線程特性，模擬十字路口交通燈的狀態切換與車輛通行邏輯。系統由四個核心類組成：Lamp（燈號枚舉）、LampController（燈號控制器）、Road（道路車流模擬）以及 MainClass（啟動入口）。

核心組件解析

1. Lamp 枚舉——燈號狀態與切換邏輯

Lamp 定義了 12 個方向的燈號（如南向北直行 S2N、東向西左轉 E2W 等），每個枚舉實例攜帶三個屬性：

• opposite：對向燈號名稱（同步綠燈）
• next：下一組綠燈的燈號名稱
• lighted：當前是否為綠燈

關鍵方法：

• light()：點亮當前燈與對向燈，輸出日誌。
• blackout()：熄滅當前燈與對向燈，並啟動 next 指定的下一組燈，返回下一組燈的枚舉實例。

public enum Lamp {
    S2N("N2S","S2W",false), S2W("N2E","E2W",false), S2E(null,null,true),
    E2W("W2E","E2S",false), E2S("W2N","S2N",false), E2N(null,null,true),
    N2S(null,null,false), N2E(null,null,false), N2W(null,null,true),
    W2E(null,null,false), W2N(null,null,false), W2S(null,null,true);

    String opposite, next; boolean lighted;
    private Lamp(String opposite, String next, boolean lighted) { ... }
    public boolean isLighted() { return lighted; }
    public void light() { ... }
    public Lamp blackout() { ... }
}

2. LampController——定時切換燈號

使用 ScheduledExecutorService 每 10 秒執行一次 blackout()，實現燈號循環切換。初始燈號為 S2N。

public class LampController {
    private Lamp currentLamp = Lamp.S2N;
    public LampController() {
        currentLamp.light();
        Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(
            () -> currentLamp = currentLamp.blackout(), 10, 10, TimeUnit.SECONDS);
    }
}

3. Road——車流產生與通行檢查

每條道路獨立運行兩個線程：

• 車輛產生線程：每 1~10 秒隨機產生一輛車（車輛 ID 格式：方向_序號），存入 List。
• 通行檢查線程：每秒檢查對應燈號是否為綠燈，若是則放行首輛車（移除並打印）。

public class Road {
    private String name; private List vehicles = new ArrayList<>();
    public Road(String name) {
        this.name = name;
        // 車輛產生
        Executors.newSingleThreadExecutor().execute(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);
                vehicles.add(name + "_" + i);
            }
        });
        // 通行檢查
        Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(() -> {
            if (!vehicles.isEmpty() && Lamp.valueOf(name).isLighted()) {
                System.out.println(vehicles.remove(0) + " is traversing");
            }
        }, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);
    }
}

4. MainClass——系統啟動

創建 12 條道路實例並啟動燈號控制器。

public static void main(String[] args) {
    String[] directions = {"S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"};
    for (String dir : directions) new Road(dir);
    new LampController();
}

設計亮點

• 利用枚舉封裝燈號狀態與切換規則，代碼清晰且類型安全。
• 採用 ScheduledExecutorService 替代傳統 Timer，線程管理更健壯。
• 道路與燈號解耦，道路僅通過名稱查詢燈號狀態，擴展性良好。