Java编程实现的模拟行星运动示例

本文实例讲述了java编程实现的模拟行星运动。分享给大家供大家参考，具体如下：

期待了很久的java语言程序设计也拉下了帷幕，在几个月的时间里基本掌握了java的简单用法，学习了java的主要基础知识，面向对象思想，多线程并发控制，swing界面设计，动画制作等，最后结课了也打算制作一个课程设计能够尽可能多的涵盖所学知识，将其进行串联，因此考虑实现了一个简单的模拟行星运动的小软件，主要思路如下：

利用动画实现行星运动的模拟，主面板里有一个中心行星，同时绘制了椭圆轨道，有一颗运动的行星围绕着中心行星运动。同时右下角设置的有四个按钮，即“start”、“pause”、“accelerate”和“decelerate”分别可以使行星运动、暂停、加速、减速。

一、类的设计：

star继承自jpanel。star类是行星的基类，所有运动的行星都是继承自star类。内部draw()方法主要绘制了一个实心圆形，目的是在每次绘制时，可以保证中心行星始终显示。paintcomponent()方法重写了jpanel的绘制方法，目的是保证继承自star类的stars类的实例对象可以绘制出自己的行星。如下：

package star;
import java.awt.color;
import java.awt.graphics;
import javax.swing.jpanel;
public class star extends jpanel{
  /**
   * 基本的行星类
   */
  private static final long serialversionuid = 1l;
  int x,y;
  int width,height;
  public star() {
    width = 10;
    height = 10;
  }
  public star(int x, int y){
    this.x = x;
    this.y = y;
    width = 10;
    height = 10;
  }
  public void draw(graphics g){
    g.setcolor(color.blue);
    g.filloval(x, y, width, height);
  }
  protected void paintcomponent(graphics g){
    super.paintcomponent(g);
    g.filloval(x, y, width, height);
  }
}

stars类继承自star类，是对star类的进一步细化，表示运动的行星。stars类中的alfa表示运动行星的运动起始角度，speed表示运动速度，可对其进行修改。long，short分别表示椭圆轨迹的长轴与短轴。center表示其实例化对象的中心行星。paintcomponent()函数重写了paintcomponent()，内部引用了父类的draw()函数，并且根据long,，short绘制了椭圆轨道，long、short由实例化对象调用构造方法来决定。move()函数描述了x，y的变化方程，即围绕着椭圆轨道变化，同时规定了alfa的变化方式。start()函数表示线程开始，pause()函数表示线程暂停，accelerate()函数表示对行星的加速操作，decelerate()函数表示对行星减速的操作。

pthread类目的是控制线程，即通过对pthread类的实例化可以控制行星的开始运动，暂停运动，加速，减速。pthread类继承自thread类，且包含于starts类中，因而，pthread类不能被定义为共有类。pthread类提供了run()方法，不断调用repaint()方法，对画面进行重新绘制。setsuspend()方法利用改变boolean变量对线程进行暂停操作（调用notifyall()方法）。因为pthread类是starts的内部类，所以之后starts类中将生成一个pthread类的对象，并且利用该对象，对线程进行操作。

设计如下：

package star;
import java.awt.color;
import java.awt.graphics;
public class stars extends star{
  /**
   * 运动的行星
   */
  private static final long serialversionuid = 1l;
  double alfa ;
  double speed ;
  star center;
  int long ; //长轴
  int short;//短轴
  public stars(int px,int py,star center){
    super(px,py);
    this.center = center;
    long = (px - center.x)*2;
    short = (py - center.y)*2;
    this.setopaque(true);
//   move();
    alfa = 0;
    speed = 0.001;
  }
  protected void paintcomponent(graphics g){
    super.paintcomponent(g);
    center.draw(g);//画出中心点
    move();
    g.setcolor(color.green);
    g.drawoval(center.x-long/2, center.y-short/2, long, short);
  }
  public void move(){
    x = center.x + (int)(long/2*math.cos(alfa));
    y = center.y + (int)(short/2*math.sin(alfa));
    //沿椭圆轨迹运行
    alfa += speed;
    //角度不断变化
  }
  class pthread extends thread{
  //重画线程类
    private boolean suspend = true;
    private string control = "";
    public void run(){
      while(true){
        synchronized (control) {
          if(suspend){
            //move();
            repaint();
          }
        }
      }
    }
    public void setsuspend(boolean s){
      //设置线程暂停方法
       if (!suspend) {
         synchronized (control) {
           control.notifyall();
         }
       }
      this.suspend = s;
    }
  }
  public pthread pt = new pthread();
  public void start(){
    pt.setsuspend(true);
    pt.start();
  }
  public void pause(){
    pt.setsuspend(false);
  }
  public void accelerate(){
    //加速的方法
    if(speed > 0){
      //角度每次加速0.0002
      speed += 0.0002;
    }
    else
      speed = 0.001;
  }
  public void decelerate(){
    //减速的方法
    if(speed > 0){
      speed -= 0.0002;
      //角度每次减速0.0002
    }
    //若减速到0，则不能继续减速，另速度为0，停止运动
    else speed = 0;
  }
}

starframe类是本程序的启动面板，通过实例化该类，生成主程序界面，并且将行星部件，按钮，标签添加进面板。内部的getpanel()方法对两个按钮进行了设置，并且返回一个jpanel（将四个按钮添加进该jpanel中）。getlabel()方法返回一个文字描述的jlabel。center对象是star类的实例化，p1是stars类的实例化，分别表示中心行星与环绕行星。jb1，jb2，jb3，jb4分别是行星的启动，暂停，加速，减速的控制按钮。image表示界面背景图，layeredpanel是界面的层次面板，方便背景图的设置。jp,jl是设置背景图的部件。设计如下：

package star;
import java.awt.borderlayout;
import java.awt.color;
import java.awt.font;
import java.awt.event.actionevent;
import java.awt.event.actionlistener;
import javax.swing.imageicon;
import javax.swing.jbutton;
import javax.swing.jframe;
import javax.swing.jlabel;
import javax.swing.jlayeredpane;
import javax.swing.jpanel;
public class starframe extends jframe{
  /**
   *行星模拟启动面板
   */
  private static final long serialversionuid = 1l;
  star center = new star(300,200);//定义中心行星
  stars p1 = new stars(300+230,200+130,center);//环绕中心的行星
  stars p2 = new stars(300+230+20,200+130+20,p1);
  jbutton jb1 = new jbutton("start");
  jbutton jb2 = new jbutton("pause");
  jbutton jb3 = new jbutton("accelerate");
  jbutton jb4 = new jbutton("decelerate");
  imageicon image=new imageicon("timg.jpg");//背景图，利用相对路径定义
  jlayeredpane layeredpane; //定义一个层次面板，用于放置背景图片
  jpanel jp;
  jlabel jl;
  public starframe(){
    //为p1设置位置，与大小
    p1.setbounds(40,40,600,400);
//   p2.setbounds(40,40,600,400);
    //定义背景图，将背景图放于jlabel中，将jlabel放于jpanel中
    layeredpane = new jlayeredpane();
    jp = new jpanel();
    jp.setbounds(0,0,image.geticonwidth(),image.geticonheight());
    jl=new jlabel(image);
    jp.add(jl);
    //将jp放到最底层。
    layeredpane.add(jp,jlayeredpane.default_layer);
    //将jb放到高一层的地方
    layeredpane.add(p1,jlayeredpane.modal_layer);
//   layeredpane.add(p2,jlayeredpane.modal_layer);
    layeredpane.add(getpanel(),jlayeredpane.modal_layer);
    layeredpane.add(getlabel(),jlayeredpane.modal_layer);
    //分别为jb1、jb2、jb3、jb4设置相关动作
    jb1.addactionlistener(new actionlistener(){
      public void actionperformed(actionevent e) {
        // todo auto-generated method stub
        p1.start();
      }
    }
    );
    jb2.addactionlistener(new actionlistener(){
      public void actionperformed(actionevent e) {
        // todo auto-generated method stub
        p1.pause();
      }
    });
    jb3.addactionlistener(new actionlistener(){
      public void actionperformed(actionevent e) {
        // todo auto-generated method stub
        p1.accelerate();
      }
    });
    jb4.addactionlistener(new actionlistener(){
      public void actionperformed(actionevent e) {
        // todo auto-generated method stub
        p1.decelerate();
      }
    });
    this.setlayeredpane(layeredpane);
    this.settitle("star");
    this.setbounds(100,100,1000, 600);
    this.setdefaultcloseoperation(jframe.exit_on_close);
    this.setvisible(true);
  }
  private jpanel getpanel(){
    //返回定义的四个按钮
    jpanel jp = new jpanel();
    jp.add(jb1);
    jp.add(jb2);
    jp.add(jb3);
    jp.add(jb4);
    jp.setbounds(750,450,200,70);
    return jp;
  }
  private jpanel getlabel(){
    //返回文字描述
    jlabel jl = new jlabel("行星模拟");
    jl.setforeground(color.red);//设置字体颜色
    jl.setfont(new font("dialog",0,20));//设置字体
    jpanel jp = new jpanel();
    jp.add(jl,borderlayout.center);
    jp.setbounds(800,0,150,40);
    return jp;
  }
  public static void main(string[] args) {
    @suppresswarnings("unused")
    starframe f = new starframe();
  }
}

运行效果：

二、对象：

因为java是面向对象的语言，当然不能像c语言一样，仅仅靠函数实现，课设里岂能没有对象？

主要对象：

对象center，即中心行星

对象p1，即环绕行星

对象pt，即负责控制线程的对象

对象f，即程序启动面板

三、对象之间的关系（交互）

p1与center的关系：star类是行星的基类，继承自jpanel，其内部定义了基本的半径与坐标，其实例化对象center即是运动行星的中心行星。而继承自star的stars类表示运动行星，是其进一步的细化，因此其实例化对象p1表示运动的行星1，且围绕着center运动，同时center作为参数传递给p1的构造方法，完成二者交互。对象p1与center便是这样的关系。实例化对象center后，便会在指定坐标下绘制实心圆形，center对象的x，y坐标不会变化。而对象p1在实现绘制实心圆形的基础上，又根据center的坐标绘制了指定长轴，短轴的椭圆轨道，同时其内部实现了thread类，不中断的执行线程。相互的继承关系，使得center和p1可以互不干扰的绘制图形，值得一提的是，在stras类中的paintcomponent()方法中，仍需要调用center对象的draw()方法，因为线程开始时会调用repaint()方法，如果不实现center的draw()方法，那么最终结果将不会显示中心行星。

pt与p1的关系：pthread类继承自thread类，定义了run()方法，通过其实例化对象p1，可以调用start()方法启动线程，而pthread类在starts类内部，因而通过p1内的方法可以控制线程，即控制其速度，加速减速，控制其运行与否。

f与各对象的关系：starframe继承自jframe，其实例化对象f将各对象添加进绘画布里，制作了界面，并控制了每个部件的大小、位置，是程序运行的关键。

四、面向对象的理解：

万物皆对象，有些同学问我到底什么才是对象，我回答说有new的都是对象，对象便是类的实例化，本程序中，可以通过对stars类进行实例化从而创造出无数多个行星（理论上是的），但是内部函数的实现有些问题难以解决，主要便在paintcomponent()方法的重写上，再次创建对象后，便会再次重写该方法，于是会出现不可避免的问题，也是无法解决的一个遗憾！

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希望本文所述对大家java程序设计有所帮助。