在oop中实现碰撞检测器的最佳方法

Question

我正在用java制作一个简单的基于物理的游戏，我一直在实现碰撞检测方法。我有几个类，它们继承自一个comman基类形状。我将所有可见对象存储在形状类的数组列表中。我为物体的每一次可能的碰撞创建了几种碰撞检测方法。当我开始实现这些方法时，我得到了这样的代码：

private void collision_detector(Shape s1,Shape s2){
    if(s1.getClass()==Ball.class)
        if(s2.getClass() == Block.class) collision_detector((Ball)s1,(Block)s2);
        else collision_detector((Ball)s1,(Ball)s2);
    else if(s1.getClass()==Block.class)
        if(s2.getClass()==Block.class) collision_detector((Block)s1,(Block)s2);
        else collision_detector((Ball)s2,(Block)s1);        
}

这感觉不是实现碰撞检测的正确方法，因为每次添加三角形或六边形等新形状时，我都必须更新这个方法来检查每一个可能的组合。我对访客模式有点了解。但是有更好的方法吗？

Answer 1

如果您不介意将碰撞检测代码放入对象本身，您可以通过执行以下操作来消除检查的一侧：

public abstract class Shape {
    public abstract boolean collidesWith (Shape s);
}
public class Ball extends Shape {
    @Override public boolean collidesWith (Shape s) {
        if (s instanceof Block)
            return Collision.blockBall((Block)s, this);
        else if (s instanceof Ball)
            return Collision.ballBall(this, (Ball)s);
        else
            return false;
    }
}
public class Block extends Shape {
    @Override public boolean collidesWith (Shape s) {
        if (s instanceof Block)
            return Collision.blockBlock(this, (Block)s);
        else if (s instanceof Ball)
            return Collision.blockBall(this, (Ball)s);
        else
            return false;
    }
}
public class Collision {
    public static boolean blockBlock (Block a, Block b) { ... }
    public static boolean blockBall (Block a, Ball b) { ... }
    public static boolean ballBall (Ball a, Ball b) { ... }
}

这也让你可以在必要时为形状本身中的某些形状组合实现碰撞算法——你甚至可以消除碰撞，只需制作例如Block.collideWithBall、Block.colliedWithBlock和Ball.collideWithBlock，并酌情调用它们，例如：

public abstract class Shape {
    public abstract boolean collidesWith (Shape s);
}
public class Ball extends Shape {
    @Override public boolean collidesWith (Shape s) {
        if (s instanceof Block)
            return collidesWithBlock((Block)s);
        else if (s instanceof Ball)
            return collidesWithBall((Ball)s);
        else
            return false;
    }
    public boolean collidesWithBall (Ball b) {
        ... 
    }
    public boolean collidesWithBlock (Block b) {
        ...
    }
}
public class Block extends Shape {
    @Override public boolean collidesWith (Shape s) {
        if (s instanceof Block)
            return collidesWithBlock((Block)s);
        else if (s instanceof Ball)
            return ((Ball)s).collidesWithBlock(this);
        else
            return false;
    }
    public boolean collidesWithBlock (Block b) { 
        ...
    }
}

就我个人而言，我更喜欢后者，因为它将冲突代码包含在相关的类中。请注意，Block.collidesWithBall是不必要的，因为可以使用Ball.collidesWithBlock。

每次添加新形状时，仍然需要更新以上代码。如果性能不是问题，你也可以这样做：

public abstract class CollisionAlgorithm {
    public abstract boolean canCollide (Class<? extends Shape> a, Class<? extends Shape> b);
    public abstract boolean collide (Shape a, Shape b);
}
public class Collider {
    private static final List<CollisionAlgorithm> algorithms;
    public static void registerAlgorithm (CollisionAlgorithm a) { 
        algorithms.append(a); 
    }
    public static CollisionAlgorithm findAlgorithm (Class<? extends Shape> a, Class<? extends Shape> b) {
        for (CollisionAlgorithm algo : algorithms)
            if (algo.canCollide(a, b))
                return algo; 
        return null;
    }
    public static boolean collide (Shape a, Shape b) {
        if (a == null || b == null) 
            return false;
        CollisionAlgorithm algo = findAlgorithm(a.getClass(), b.getClass());
        if (algo != null)
            return algo.collide(a, b);
        algo = findAlgorithm(b.getClass(), a.getClass()); // try swapped order
        if (algo != null)
            return algo.collide(b, a);
        return false;
    }
}
// usage: first register algorithms
Collider.registerAlgorithm(new BallBallAlgorithm());
Collider.registerAlgorithm(new BallBlockAlgorithm());
Collider.registerAlgorithm(new BlockBlockAlgorithm());
// then 
Shape myShape1 = ...;
Shape myShape2 = ...;
boolean collide = Collider.collide(myShape1, myShape2);

请注意：我很快在这里输入了这个，它旨在说明一个概念——可以进行许多改进例如，映射可以与两个Shape类一起使用，作为提高性能的关键，或者可以为CollisionAlgorithm提供通用参数，以消除铸造Shapes的需要。不过，请记住，每次需要执行碰撞测试时，这种方法都需要在算法容器中进行查找。