书名：代码本色：用编程模拟自然系统
作者：Daniel Shiffman
译者：周晗彬
ISBN：978-7-115-36947-5
目录

4.6　继承和多态的简介

1、继承和多态

• 面向对象编程有3个最基本的特性，
• 继承和多态就是其中两个（另一个是封装）。

2、贺卡粒子系统

• 贺卡就是一个粒子系统——由一系列彩条（粒子）组成的集合。
• 我们可以在粒子类中放入各种效果所需的全部变量，比如颜色、形状、行为，等等，然后随机地初始化这些变量，这样做就可以实现想要的效果。
• 但如果这些粒子之间的差异很大，整个程序将会变得非常混乱，因为不同粒子对应的所有代码都被塞到一个类中。
• 对此，你可能会用以下几个类改进这个程序：

class HappyConfetti {
}
class FunConfetti {
}
class WackyConfetti {
}

• 这是个不错的解决方案：我们用3个类分别描述3种不同的彩条，这3种彩条都有可能出现在粒子系统中。在粒子系统的构造函数中，我们随机地创建这3种实例变量，并放入ArrayList中。“随机选择”这部分的代码和“引言”中的随机游走示例的代码是一样的。

class ParticleSystem {
    ParticleSystem(int num) {
        particles = new ArrayList();
        for (int i = 0; i < num; i++) {
            float r = random(1);
            随机选择一种粒子
            if (r < 0.33) { particles.add(new HappyConfetti()); }
            else if (r < 0.67) { particles.add(new FunConfetti()); }
            else { particles.add(new WackyConfetti()); }
      }
}

3、两个问题

• 问题1： 难道我们要在不同的“彩条”类之间复制或粘贴很多重复的代码？
  是的，尽管粒子之间的差异很大，以至于我们要用不同类的分别实现，但它们之间仍然存在很多可以共用的代码。比如：它们都有位置、速度和加速度向量；它们都有一个update()函数用于实现运动的算法，等等。
  而继承在这里正好派上用场。面向对象的继承特性让它可以从另一个类中继承变量和函数，如此一来，这个类只需要实现自己特有的特性。

• 问题2：ArrayList怎么知道它里面的对象是什么类型？
  这是一个很重要的问题。请记住，我们在ArrayList中存放的是泛型类型。那么是否需要创建3个不同的ArrayList，分别存放不同类型的粒子？

ArrayList<HappyConfetti> a1 = new ArrayList<HappyConfetti>();
ArrayList<FunConfetti> a2 = new ArrayList<FunConfetti>();
ArrayList<WackyConfetti> a3 = new ArrayList<WackyConfetti>();

• 这个实现看起来非常烦琐，最好能用一个列表存放粒子系统中的所有对象。
  有了面向对象的多态特性，这就能得以实现。通过多态，我们可以把不同类型的对象当成同种类型，并将它们存放在单个ArrayList中。

4、碎裂

• 模拟一个物体碎裂成很多块的效果。如何将一个大图形分解成许多小粒子？
• 如果屏幕中有很多大图形，它们一被鼠标点中，就会碎裂，如何模拟这一现象？

ParticleSystem ps;

void setup() {
  size(640,360);
  ps = new ParticleSystem(200,100,8);
}

void draw() {
  background(255);

  ps.display();
  ps.update();
}

void mousePressed() {
  ps.shatter(); 
}

Particle.pde

class Particle {
  PVector position;
  PVector velocity;
  PVector acceleration;
  float lifespan;
  
  float r;
  color c;
  
  Particle(float x, float y, float r_) {
    acceleration = new PVector(0,0.01);
    velocity = PVector.random2D();
    velocity.mult(0.5);
    position = new PVector(x,y);
    lifespan = 255.0;
    r = r_;
  }

  void run() {
    update();
    display();
  }

  // Method to update position
  void update() {
    velocity.add(acceleration);
    position.add(velocity);
    lifespan -= 2.0;
    c = color(random(255),random(255),random(255));
  }

  // Method to display
  void display() {
    stroke(0);
    fill(c);
    rectMode(CENTER);
    rect(position.x,position.y,r,r);
  }
  
  // Is the particle still useful?
  boolean isDead() {
    if (lifespan < 0.0) {
      return true;
    } else {
      return false;
    }
  }
}

ParticleSystem.pde

class ParticleSystem {
  ArrayList<Particle> particles;

  int rows = 20;
  int cols = 20;

  boolean intact = true;

  ParticleSystem(float x, float y, float r) {
    particles = new ArrayList<Particle>();

    for (int i = 0; i < rows*cols; i++) {
      addParticle(x + (i%cols)*r, y + (i/rows)*r, r);
    }
  }

  void addParticle(float x, float y, float r) {
    particles.add(new Particle(x, y, r));
  }

  void display() {
    for (Particle p : particles) {
      p.display();
    }
  }

  void shatter() {
    intact = false;
  }

  void update() {
    if (!intact) {
      for (Particle p : particles) {
        p.update();
      }
    }
  }
}

5、运行结果