Java流星雨

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Java语言实现流星雨动画的完整代码。

技术需求

1. Java Swing 图形绘制：

   • 继承 JPanel 并重写 paintComponent(Graphics g) 方法进行自定义绘制。
   • 使用 Graphics2D 进行高级绘图，如 setStroke() 设置线条粗细、setColor() 设定颜色、drawLine() 画流星轨迹。

2. 定时动画 (javax.swing.Timer)：使用 Timer 以 30ms 间隔 触发 ActionListener，驱动流星运动并刷新界面。

3. 面向对象编程（OOP）：

   • Meteor 类封装流星的属性（位置、速度、颜色）和行为（移动、绘制、重置）。
   • MeteorShower 作为流星管理器，控制多个 Meteor 并实现动画。

4. 数学计算（几何运动）：采用 三角函数 (Math.cos() 和 Math.sin()) 计算流星沿 30° 角 方向的运动轨迹。

5. 颜色与随机性 (java.util.Random)：

   • 生成随机长度、速度和位置，使流星运动多样化。
   • 设定 蓝色调 RGB 颜色 (Color(rand.nextInt(156) + 100, rand.nextInt(156) + 100, 255))。

6. 事件驱动与 GUI 线程管理：通过 SwingUtilities.invokeLater() 确保 UI 操作在 事件调度线程 运行，避免 GUI 闪烁或卡顿。

7. Java AWT 2D 绘图优化：

   • BasicStroke(2) 设定流星线条宽度，使其更清晰。
   • setBackground(Color.BLACK) 设定黑色背景，增强对比度。

8. 窗口管理 (JFrame)：JFrame 作为主窗口，添加 MeteorShower 面板，设定尺寸 (setSize(1200, 800)) 并启用关闭按钮 (setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE))。

完整代码

import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.util.Random;

public class StarryVortex extends JPanel {
    // 屏幕尺寸
    private static final int WIDTH = 1200;
    private static final int HEIGHT = 700;

    // 粒子类
    static class Particle {
        double t;         // 初始角度
        double speed;     // 角速度
        double scale;     // 半径
        Color color;      // 颜色
        double x, y;      // 粒子的位置

        public Particle() {
            Random rand = new Random();
            t = rand.nextDouble() * 2 * Math.PI;     // 随机初始角度
            speed = rand.nextDouble() * 0.02; // 随机速度
            scale = rand.nextDouble() * 999;         // 随机轨迹半径
            color = Color.WHITE;                     // 星星的颜色
            updatePosition();
        }

        // 更新角度和位置
        public void update() {
            t += speed;
            if (t > 2 * Math.PI) {
                t -= 2 * Math.PI;  // 重置角度
            }
            updatePosition();
        }

        // 更新粒子的位置
        private void updatePosition() {
            x = Math.cos(t) * scale;
            y = Math.sin(t) * scale;
        }

……

代码分析

这段 Java 代码实现了一个流星雨动画，利用 Swing 库进行图形绘制，并结合 Timer 控制流星的运动。下面我们对代码进行详细分析，涵盖其结构、关键技术点、运行原理。

1. 代码结构概述

代码主要由两个类组成：

1. Meteor 类：表示单个流星，控制其位置、速度、颜色、运动轨迹和重置逻辑。
2. MeteorShower 类：继承 JPanel，用于管理所有流星并进行绘制和动画控制。

此外，main 方法位于 MeteorShower 类中，用于创建 JFrame 窗口并启动动画。

2. Meteor 类分析

Meteor 类用于表示单个流星，包含流星的基本属性和行为。

(1) 属性定义

• x, y：流星的当前位置坐标。
• length：流星的长度（即尾迹长度）。
• speed：流星的移动速度。
• color：流星的颜色，这里选择了蓝色调。
• angle：流星的运动角度，设定为 30°。
• rand：静态随机数生成器，用于初始化流星的属性。

(2) 构造方法与初始化

• Meteor 类的构造方法调用 reset() 方法，对流星进行初始化。

• length 取随机值，控制流星尾迹的长度。
• speed 设定在 [10, 30] 范围内，保证不同流星速度各异。
• x, y 均设定为负值，确保流星初始时在屏幕外，从左上角斜向进入画面。
• color 设定为蓝色调（R 和 G 分量在 [100, 255] 之间，B 分量固定为 255）。

(3) 运动逻辑

• x 和 y 坐标按照角度 angle=30° 计算运动增量，实现流星的斜向运动。
• 当 x 或 y 超出窗口 (1200×800)，调用 reset() 重新生成流星。

(4) 绘制流星

• g2d.setColor(color); 设定流星颜色。
• g2d.setStroke(new BasicStroke(2)); 设定线条粗细，使流星更清晰。
• drawLine(x, y, x2, y2); 画出流星，起点是 (x, y)，终点根据长度 length 计算。

3. MeteorShower 类分析

MeteorShower 继承 JPanel，用于管理所有流星并定期刷新动画。

(1) 成员变量

• 存储 Meteor 对象的动态数组，模拟多个流星。

(2) 构造方法

• 创建 100 颗流星，并存入 meteors 列表。
• Timer 以 30ms 间隔触发事件，使流星不断移动并刷新画面。

(3) 绘制流星

• setBackground(Color.BLACK); 设定黑色背景，模拟夜空。
• 遍历 meteors 列表，调用 draw(g); 依次绘制所有流星。

4. 主函数 (main 方法)

• JFrame frame = new JFrame("流星雨"); 创建主窗口。
• frame.add(panel); 添加 MeteorShower 面板。
• frame.setSize(1200, 800); 设置窗口大小。
• frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); 关闭窗口时退出程序。
• frame.setVisible(true); 显示窗口。

5. 运行原理总结

1. 初始化流星：MeteorShower 创建 100 颗 Meteor 并存入列表。

2. 定时刷新动画：Timer 以 30ms 间隔触发 move() 和 repaint()，模拟流星运动。

3. 绘制流星：paintComponent() 负责绘制背景和所有流星。

4. 碰撞检测：当流星超出窗口，调用 reset() 重新生成，确保流星雨连续不断。

6. 总结

本代码通过 Java Swing 结合 Graphics2D 绘制流星雨动画，利用 Timer 控制流星运动，并通过 reset() 机制循环生成新流星，最终形成流畅的动态效果。

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