粒子系统-烟花效果的实现

提到烟花，大家首先想到的都是天空上那绽放的炫美，或者手中炫目的白光，作为计算机体制内的人，以面向对象的思维来看待烟花的话，会得到什么呢？我们可以将美丽的烟花效果抽象为由一个个粒子组成的一个系统，将粒子作为对象，它拥有坐标、颜色、速度、生命周期等属性，通过对大量粒子的颜色、路径处理，就可以得到近似的烟花效果啦，那么我们一起来看一下怎么实现吧！

Java面向对象
线程、双缓冲画图

基本思路

1.粒子对象

我们所说的粒子，可以理解为空间中的一个点，或者半径较小的圆，主要有以下属性：

独立性：每个粒子是独立的对象，互不影响
状态性：粒子的状态包括运动状态、外观状态等，每个状态中包含着对应的属性
生命周期：粒子会经历从产生到消亡的周期

2.路径实现

在实例化粒子对象之后，我们要考虑的就是如何让粒子按照烟花的轨迹来动起来，这才是整个程序的关键，就是路径实现问题。想必基本的小球运动线程大家都很熟悉，只要给出初始坐标，配合v-t、a-t函数即可得到路径。

欧拉方法：设物体在任意时间 t 的状态：位置矢量为 r(t)、速度矢量为v(t) 、加速度矢量为a(t)，则:
v(t+△t)=v(t)+a(t)△t
r(t+△t)=r(t)+v(t)△t
即从时间t的状态，计算下一个模拟时间t+△t的状态。

这里我们模拟的是仙女棒的效果，使用的v-t、a-t函数为：

pt.vspeed=new Vector(10,-20);
pt.vacceleration=randomDirection();
public static Vector randomDirection() {//Math.random(),随机选取大于等于 0.0 且小于 1.0 的伪随机 double 值double theta=Math.random()*3*Math.PI;return new Vector((Math.cos(theta)),(Math.sin(theta)));}

函数所产生的角从0-3π，加速度的函数为（cosθ，sinθ），画出坐标图来大家就可以发现，是圈型轨迹，随着粒子向外运动和规模的增大，效果就近似于仙女棒了，怎么样，是不是想不到~(@ο@) ~

3.具体实现

思路清晰了，实现起来就简单了嘛，建立以下类：

粒子类Particle：包括坐标、颜色、大小、周期等属性
界面类：用来实现Swing界面，添加监听器（建议用内部类，节省资源），启动线程
线程类：实例化粒子对象，放入粒子队列，然后获取画笔，将粒子画出来，这里因为粒子规模大、移动快，导致刷新比较频繁，为解决闪烁问题，使用了双缓冲技术，即先把粒子画在Image上，再放到窗体上：

 Image image=jf.createImage(jf.getWidth(),jf.getHeight());Graphics bg=image.getGraphics();bg.draw.....jf.getGraphics().drawImage(image, 0, 0, null);

矢量类Vector：粒子的坐标、速度、加速度均可以抽象为二维变量，根据前面讲的欧拉公式，在此类中建立两个函数即可：

public Vector add(Vector v) {return new Vector(this.x+v.x,this.y+v.y);
}
public Vector multiple(double rate) {return new Vector(this.x*rate,this.y*rate);
}

//线程类中，对应的粒子的坐标和速度的刷新
p.vposition=p.vposition.add(p.vspeed.multiple(rate));
p.vspeed=p.vspeed.add(p.vacceleration.multiple(rate));

4.成果

（懒得做gif别打我啊）

额，看着有那么点凌乱，哎呀，不管了，有兴趣的同学可以改一改路径函数，做一个天空版的烟花（我今天回去试一下）。

最后，欢迎各路大佬指点