模拟中“动态”对象的结构

Question

我想创建一个或多或少简单的重力模拟，我目前正在对结构做出一些决定。我遇到了一个问题，我不知道如何“很好地”解决。下面是一个简单的问题类图：

乍一看你可能看不出任何问题，但让我告诉你一个额外的事实：如果一颗恒星达到一定的密度（Schwarzschildradius > Radius），它应该形成一个黑洞。那么我怎样才能告诉 Simulation 将 Star 实例与 BlackHole 交换呢？我可以为每个身体添加一个模拟实例，然后他们自己可以修改身体数组，但必须有更好的方法！

另一种方法是，让 Planet、Star 和 BlackHole 成为新类 BodyType 的子类，然后 Body 将包含一个实例。

你怎么看？你将如何以一种干净利落的方式解决这个问题？任何帮助表示赞赏！

编辑：为了进一步澄清，here is an illustration 我提到的两种方法。两者哪个更好？或者有没有更好的我没有提到的？

Answer 1

也许这会有所帮助；在运行时改变行为的一种常用方法是策略模式；这个想法是保持 Body 类中所有身体类型的共同点，并将不同的行为分成不同的策略，这样当身体改变类型时，策略就可以交换。它们可以实现一个接口，比如 BodyBehavior，而不是让 BlackHole、Planet 和 Star 扩展 Body；

public interface BodyBehaviour {
    String getType ();
    Double getLuminosity (Body body);
    // anything else you need that's type specific....
}

public class PlanetBodyBehavior implements BodyBehaviour {
    public static final String TYPE = "Planet"
    @Override
    public String getType() {
        return TYPE;
    }

    @Override
    public Double getLuminosity(Body body) {
        // planet specific luminosity calculation - probably 0 
        return calculatedLuminosity;
    }
}

你的身体等级看起来像这样；

public class Body {
    private Double mass;

    // coordinates,radius and other state variables

    private BodyBehavior bodyBehaviour;

    public void setBodyBehaviour (BodyBehaviour behaviour) {
        this.bodyBehaviour = behaviour;
    }

    public String getBodyType () {
        bodyBehaviour.getType();
    }

    public Double getLuminosity () {
        bodyBehavior.getLuminosity(this);
    }
}

对于你的模拟，你可以有一些类似的东西；

// init - note we keep our behaviors stateless so we only need one instance of each
public class Simulation () {
    BodyBehaviour planetBehavior = new PlanetBodyBehavior();
    BodyBehaviour starBehavior = new StarBodyBehavior()
    BodyBehaviour blackHoleBehavior = new BlackHoleBodyBehavior()
    // Just showing initialisation for a single star...
    Body body = new Body(initilising params....)
    body.setBehaviour (starBehavior);

        // iterations....
    while (!finished) {
        // assume we have many bodies and loop over them
        for (Body body : allBodies) {
            // update body positions etc.
            // check it's still a star - don't want to be changing it every iteration...
            if (body.hasBecomeBlackHole() {
                // and this is the point of it all....
                body.setBodyBehaviour(blackHoleBehavior);
            }
        }
    }
}

模拟愉快！

请注意，在这种情况下，调用行为更改的是顶层模拟循环，但您可以将其添加到您的 BodyBehavior；

boolean hasBecomeBlackHole (Body body);

在正文中你可以做类似的事情

public boolean hasBecomeBlackHole () {
    bodyBehaviour.hasBecomeBlackHole(this);
}

对于 StarBodyBehavior；

public boolean hasBecomeBlackHole (final Body body) {
    return doSomeCalculations(body.getMass(), body.getRadius());
}

对于行星和黑洞

public boolean hasBecomeBlackHole (final Body body) {
    return false;
}