Normand Briere
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/*
 * Java port of Bullet (c) 2008 Martin Dvorak <jezek2@advel.cz>
 *
 * Bullet Continuous Collision Detection and Physics Library
 * Copyright (c) 2003-2008 Erwin Coumans  http://www.bulletphysics.com/
 *
 * This software is provided 'as-is', without any express or implied warranty.
 * In no event will the authors be held liable for any damages arising from
 * the use of this software.
 * 
 * Permission is granted to anyone to use this software for any purpose, 
 * including commercial applications, and to alter it and redistribute it
 * freely, subject to the following restrictions:
 * 
 * 1. The origin of this software must not be misrepresented; you must not
 *    claim that you wrote the original software. If you use this software
 *    in a product, an acknowledgment in the product documentation would be
 *    appreciated but is not required.
 * 2. Altered source versions must be plainly marked as such, and must not be
 *    misrepresented as being the original software.
 * 3. This notice may not be removed or altered from any source distribution.
 */
 
package com.bulletphysics.collision.dispatch;
 
import com.bulletphysics.BulletStats;
import java.util.Comparator;
import com.bulletphysics.collision.broadphase.BroadphasePair;
import com.bulletphysics.collision.broadphase.Dispatcher;
import com.bulletphysics.collision.narrowphase.PersistentManifold;
import com.bulletphysics.linearmath.MiscUtil;
import com.bulletphysics.util.ObjectArrayList;
 
/**
 * SimulationIslandManager creates and handles simulation islands, using {@link UnionFind}.
 * 
 * @author jezek2
 */
public class SimulationIslandManager  implements java.io.Serializable {
 
   private final UnionFind unionFind = new UnionFind();
 
   private final ObjectArrayList<PersistentManifold> islandmanifold = new ObjectArrayList<PersistentManifold>();
   private final ObjectArrayList<CollisionObject> islandBodies = new ObjectArrayList<CollisionObject>();
   
   public void initUnionFind(int n) {
       unionFind.reset(n);
   }
   
   public UnionFind getUnionFind() {
       return unionFind;
   }
   
   public void findUnions(Dispatcher dispatcher, CollisionWorld colWorld) {
       ObjectArrayList<BroadphasePair> pairPtr = colWorld.getPairCache().getOverlappingPairArray();
       for (int i=0; i<pairPtr.size(); i++) {
           BroadphasePair collisionPair = pairPtr.getQuick(i);
           
           CollisionObject colObj0 = (CollisionObject) collisionPair.pProxy0.clientObject;
           CollisionObject colObj1 = (CollisionObject) collisionPair.pProxy1.clientObject;
 
           if (((colObj0 != null) && ((colObj0).mergesSimulationIslands())) &&
                   ((colObj1 != null) && ((colObj1).mergesSimulationIslands()))) {
               unionFind.unite((colObj0).getIslandTag(), (colObj1).getIslandTag());
           }
       }
   }
 
   public void updateActivationState(CollisionWorld colWorld, Dispatcher dispatcher) {
       initUnionFind(colWorld.getCollisionObjectArray().size());
 
       // put the index into m_controllers into m_tag    
       {
           int index = 0;
           int i;
           for (i = 0; i < colWorld.getCollisionObjectArray().size(); i++) {
               CollisionObject collisionObject = colWorld.getCollisionObjectArray().getQuick(i);
               collisionObject.setIslandTag(index);
               collisionObject.setCompanionId(-1);
               collisionObject.setHitFraction(1f);
               index++;
           }
       }
       // do the union find
 
       findUnions(dispatcher, colWorld);
   }
   
   public void storeIslandActivationState(CollisionWorld colWorld) {
       // put the islandId ('find' value) into m_tag    
       {
           int index = 0;
           int i;
           for (i = 0; i < colWorld.getCollisionObjectArray().size(); i++) {
               CollisionObject collisionObject = colWorld.getCollisionObjectArray().getQuick(i);
               if (!collisionObject.isStaticOrKinematicObject()) {
                   collisionObject.setIslandTag(unionFind.find(index));
                   collisionObject.setCompanionId(-1);
               }
               else {
                   collisionObject.setIslandTag(-1);
                   collisionObject.setCompanionId(-2);
               }
               index++;
           }
       }
   }
   
   private static int getIslandId(PersistentManifold lhs) {
       int islandId;
       CollisionObject rcolObj0 = (CollisionObject) lhs.getBody0();
       CollisionObject rcolObj1 = (CollisionObject) lhs.getBody1();
       islandId = rcolObj0.getIslandTag() >= 0? rcolObj0.getIslandTag() : rcolObj1.getIslandTag();
       return islandId;
   }
 
   public void buildIslands(Dispatcher dispatcher, ObjectArrayList<CollisionObject> collisionObjects) {
       BulletStats.pushProfile("islandUnionFindAndQuickSort");
       try {
           islandmanifold.clear();
 
           // we are going to sort the unionfind array, and store the element id in the size
           // afterwards, we clean unionfind, to make sure no-one uses it anymore
 
           getUnionFind().sortIslands();
           int numElem = getUnionFind().getNumElements();
 
           int endIslandIndex = 1;
           int startIslandIndex;
 
           // update the sleeping state for bodies, if all are sleeping
           for (startIslandIndex = 0; startIslandIndex < numElem; startIslandIndex = endIslandIndex) {
               int islandId = getUnionFind().getElement(startIslandIndex).id;
               for (endIslandIndex = startIslandIndex + 1; (endIslandIndex < numElem) && (getUnionFind().getElement(endIslandIndex).id == islandId); endIslandIndex++) {
               }
 
               //int numSleeping = 0;
 
               boolean allSleeping = true;
 
               int idx;
               for (idx = startIslandIndex; idx < endIslandIndex; idx++) {
                   int i = getUnionFind().getElement(idx).sz;
 
                   CollisionObject colObj0 = collisionObjects.getQuick(i);
                   if ((colObj0.getIslandTag() != islandId) && (colObj0.getIslandTag() != -1)) {
                       //System.err.println("error in island management\n");
                   }
 
                   assert ((colObj0.getIslandTag() == islandId) || (colObj0.getIslandTag() == -1));
                   if (colObj0.getIslandTag() == islandId) {
                       if (colObj0.getActivationState() == CollisionObject.ACTIVE_TAG) {
                           allSleeping = false;
                       }
                       if (colObj0.getActivationState() == CollisionObject.DISABLE_DEACTIVATION) {
                           allSleeping = false;
                       }
                   }
               }
 
 
               if (allSleeping) {
                   //int idx;
                   for (idx = startIslandIndex; idx < endIslandIndex; idx++) {
                       int i = getUnionFind().getElement(idx).sz;
                       CollisionObject colObj0 = collisionObjects.getQuick(i);
                       if ((colObj0.getIslandTag() != islandId) && (colObj0.getIslandTag() != -1)) {
                           //System.err.println("error in island management\n");
                       }
 
                       assert ((colObj0.getIslandTag() == islandId) || (colObj0.getIslandTag() == -1));
 
                       if (colObj0.getIslandTag() == islandId) {
                           colObj0.setActivationState(CollisionObject.ISLAND_SLEEPING);
                       }
                   }
               }
               else {
 
                   //int idx;
                   for (idx = startIslandIndex; idx < endIslandIndex; idx++) {
                       int i = getUnionFind().getElement(idx).sz;
 
                       CollisionObject colObj0 = collisionObjects.getQuick(i);
                       if ((colObj0.getIslandTag() != islandId) && (colObj0.getIslandTag() != -1)) {
                           //System.err.println("error in island management\n");
                       }
 
                       assert ((colObj0.getIslandTag() == islandId) || (colObj0.getIslandTag() == -1));
 
                       if (colObj0.getIslandTag() == islandId) {
                           if (colObj0.getActivationState() == CollisionObject.ISLAND_SLEEPING) {
                               colObj0.setActivationState(CollisionObject.WANTS_DEACTIVATION);
                           }
                       }
                   }
               }
           }
 
 
           int i;
           int maxNumManifolds = dispatcher.getNumManifolds();
 
           //#define SPLIT_ISLANDS 1
           //#ifdef SPLIT_ISLANDS
           //#endif //SPLIT_ISLANDS
 
           for (i = 0; i < maxNumManifolds; i++) {
               PersistentManifold manifold = dispatcher.getManifoldByIndexInternal(i);
 
               CollisionObject colObj0 = (CollisionObject) manifold.getBody0();
               CollisionObject colObj1 = (CollisionObject) manifold.getBody1();
 
               // todo: check sleeping conditions!
               if (((colObj0 != null) && colObj0.getActivationState() != CollisionObject.ISLAND_SLEEPING) ||
                       ((colObj1 != null) && colObj1.getActivationState() != CollisionObject.ISLAND_SLEEPING)) {
 
                   // kinematic objects don't merge islands, but wake up all connected objects
                   if (colObj0.isKinematicObject() && colObj0.getActivationState() != CollisionObject.ISLAND_SLEEPING) {
                       colObj1.activate();
                   }
                   if (colObj1.isKinematicObject() && colObj1.getActivationState() != CollisionObject.ISLAND_SLEEPING) {
                       colObj0.activate();
                   }
                   //#ifdef SPLIT_ISLANDS
                   //filtering for response
                   if (dispatcher.needsResponse(colObj0, colObj1)) {
                       islandmanifold.add(manifold);
                   }
                   //#endif //SPLIT_ISLANDS
               }
           }
       }
       finally {
           BulletStats.popProfile();
       }
   }
 
   public void buildAndProcessIslands(Dispatcher dispatcher, ObjectArrayList<CollisionObject> collisionObjects, IslandCallback callback) {
       buildIslands(dispatcher, collisionObjects);
 
       int endIslandIndex = 1;
       int startIslandIndex;
       int numElem = getUnionFind().getNumElements();
 
       BulletStats.pushProfile("processIslands");
       try {
           //#ifndef SPLIT_ISLANDS
           //btPersistentManifold** manifold = dispatcher->getInternalManifoldPointer();
           //
           //callback->ProcessIsland(&collisionObjects[0],collisionObjects.size(),manifold,maxNumManifolds, -1);
           //#else
           // Sort manifolds, based on islands
           // Sort the vector using predicate and std::sort
           //std::sort(islandmanifold.begin(), islandmanifold.end(), btPersistentManifoldSortPredicate);
 
           int numManifolds = islandmanifold.size();
 
           // we should do radix sort, it it much faster (O(n) instead of O (n log2(n))
           //islandmanifold.heapSort(btPersistentManifoldSortPredicate());
           
           // JAVA NOTE: memory optimized sorting with caching of temporary array
           //Collections.sort(islandmanifold, persistentManifoldComparator);
           MiscUtil.quickSort(islandmanifold, persistentManifoldComparator);
 
           // now process all active islands (sets of manifolds for now)
 
           int startManifoldIndex = 0;
           int endManifoldIndex = 1;
 
           //int islandId;
 
           //printf("Start Islands\n");
 
           // traverse the simulation islands, and call the solver, unless all objects are sleeping/deactivated
           for (startIslandIndex = 0; startIslandIndex < numElem; startIslandIndex = endIslandIndex) {
               int islandId = getUnionFind().getElement(startIslandIndex).id;
               boolean islandSleeping = false;
 
               for (endIslandIndex = startIslandIndex; (endIslandIndex < numElem) && (getUnionFind().getElement(endIslandIndex).id == islandId); endIslandIndex++) {
                   int i = getUnionFind().getElement(endIslandIndex).sz;
                   CollisionObject colObj0 = collisionObjects.getQuick(i);
                   islandBodies.add(colObj0);
                   if (!colObj0.isActive()) {
                       islandSleeping = true;
                   }
               }
 
 
               // find the accompanying contact manifold for this islandId
               int numIslandManifolds = 0;
               //ObjectArrayList<PersistentManifold> startManifold = null;
               int startManifold_idx = -1;
 
               if (startManifoldIndex < numManifolds) {
                   int curIslandId = getIslandId(islandmanifold.getQuick(startManifoldIndex));
                   if (curIslandId == islandId) {
                       //startManifold = &m_islandmanifold[startManifoldIndex];
                       //startManifold = islandmanifold.subList(startManifoldIndex, islandmanifold.size());
                       startManifold_idx = startManifoldIndex;
 
                       for (endManifoldIndex = startManifoldIndex + 1; (endManifoldIndex < numManifolds) && (islandId == getIslandId(islandmanifold.getQuick(endManifoldIndex))); endManifoldIndex++) {
 
                       }
                       // Process the actual simulation, only if not sleeping/deactivated
                       numIslandManifolds = endManifoldIndex - startManifoldIndex;
                   }
 
               }
 
               if (!islandSleeping) {
                   callback.processIsland(islandBodies, islandBodies.size(), islandmanifold, startManifold_idx, numIslandManifolds, islandId);
                   //printf("Island callback of size:%d bodies, %d manifolds\n",islandBodies.size(),numIslandManifolds);
               }
 
               if (numIslandManifolds != 0) {
                   startManifoldIndex = endManifoldIndex;
               }
 
               islandBodies.clear();
           }
           //#endif //SPLIT_ISLANDS
       }
       finally {
           BulletStats.popProfile();
       }
   }
 
   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   
   public static abstract class IslandCallback  implements java.io.Serializable {
       public abstract void processIsland(ObjectArrayList<CollisionObject> bodies, int numBodies, ObjectArrayList<PersistentManifold> manifolds, int manifolds_offset, int numManifolds, int islandId);
   }
   
   private static final Comparator<PersistentManifold> persistentManifoldComparator = new Comparator<PersistentManifold>() {
       public int compare(PersistentManifold lhs, PersistentManifold rhs) {
           return getIslandId(lhs) < getIslandId(rhs)? -1 : +1;
       }
   };
   
}