电力系统

还记得你妈妈告诉过你别把叉子插进插座吗？我插了，结果可不太愉快。

电力节点

电力网络的基本单位是电力节点。在最基本的层面上，电力节点就是带有 ID 和它所连接的其他节点 ID 列表的对象。共有四种类型的节点：

连接节点（Connector nodes）

这是最基本的类型，除了连接信息外没有其他信息。

生产者节点（Producer nodes）

这类节点有一个属性，定义了它们产生多少功率，以瓦特为单位的连续值。

消费者节点（Consumer nodes）

这类节点有一个属性，定义它需要多少功率。还有一个只读属性 isPowered，只有当消费者获得那么多功率时才为 true（稍后会详细介绍）。

接收器节点（Acceptor nodes）

概念上与消费者节点类似，区别在于它们有一个回调，接收给定的功率量而不是请求特定量，并且它们的优先级在消费者之后；也就是说，它们只获得消费者未消耗的剩余功率。这样做既是为了简化路由代码，也是为了允许缓存消费者，从而实现无限速度哈哈哈哈哈哈哈哈哈

电力网络

电力网络就是所有至少与该集合中另一个节点相连的节点的集合。节点之间的每条边可以具有两个属性之一：功率限制和单向性。功率限制限制了通过该边的功率流量，而单向性只允许电力沿一个方向通过该边。

网络 Ticking

电力 tick 分为三个部分：消费者 tick、接收器 tick 和生产者 tick。每个 tick，网络首先检查是否存在消费者快照；如果存在，则跳过消费者 tick 直接进入接收器 tick。否则，它首先执行消费者 tick，将结果存储在新的快照中，然后才执行接收器 tick。

消费者快照（Consumer snapshots）

这是电力 tick 中提升性能的主要部分。由于生产者和消费者指定的是功率（瓦特）而不是能量（焦耳），电力可以建模为流动而非离散单位。因此，假设生产和消耗不变，流量计算的结果可以被缓存，直到输入确实发生变化，从而大幅提升性能。

一些生产者，比如电容器，会频繁改变其产量。因此，为了不让每次它们改变时都使快照失效，快照还存储了一组未被使用的生产者。如果一个生产者在这个集合中，它可以被更新而不会使快照失效，因为它的更新不会影响任何东西。还有一种边缘情况是当存在未供电的消费者时也会发生这种情况，所以快照还存储了是否有任何消费者未供电。如果是这样，那么多余的能量可能为它供电，因此快照会失效。

然而，这对接收器不适用——由于接收器接收离散量的电力，对其进行黑箱操作（这是关键点），然后输出离散量，结果无法被缓存，因为它们可能随时改变。因此，无论快照状态如何，接收器 tick 始终运行。由于大多数电力机器被建模为消费者而非接收器^{[需要引证]}，快照系统应该仍然能大幅提升性能。

寻路（Pathfinding）

为了将功率从生产者分配给消费者，代码使用贪婪最佳优先搜索。网络维护一个启发式地图，它根据每个节点到给定消费者的距离（需要经过网络中的多少条边）来分配一个数字。由于这个启发式是完美的（即它始终给出到目标的确切距离），贪婪最佳优先搜索在搜索时总是先走数字较小的路径，并且除了单向性或达到功率限制的情况外，总能找到最优路径而不探索任何额外节点。

消费者 Tick

1. 将所有需要能量大于 0 的消费者设置为未供电。
2. 先按优先级对生产者排序，再按功率产量降序排序。
3. 从需要功率最少的消费者开始，依次处理：
   1. 对于每个生产者（按步骤 2 排序）：
      1. 从生产者到消费者进行寻路。如果从该生产者到该消费者没有路径，或者生产者的剩余功率为 0，则转到下一个生产者。如果没有任何生产者能到达该消费者，则放弃尝试，转到下一个消费者。
      2. 使用边的限制和边的负载（网络中已经流动的功率），确定实际可以从生产者传输到消费者的功率量。
      3. 用输送的功率更新边的负载。如果任何边达到了限制，暂时断开它们，使寻路不会看到它们。
      4. 如果消费者仍未满足，继续处理下一个生产者，否则将其设置为已供电并继续处理下一个消费者。
4. 用剩余功率、边的负载、断开的边、剩余生产者和是否有消费者未供电来更新消费者快照。

接收器 Tick

概念上与消费者 tick 类似：

1. 从快照中获取剩余功率、边的负载和断开的边。
2. 对于每个接收器：
   1. 从剩余功率中为该接收器分配等量的能量。
   2. 对于每个可用的生产者：
      1. 从生产者到接收器进行寻路。如果从该生产者到该接收器没有路径，或者生产者的剩余功率为 0，则转到下一个生产者。如果没有任何生产者能到达该接收器，则放弃尝试，转到下一个接收器。
      2. 使用边的限制和边的负载，确定实际可以从生产者传输到接收器的功率量。
      3. 用输送的功率更新边的负载。如果任何边达到了限制，暂时断开它们，使寻路不会看到它们。
      4. 调用接收器的回调，传入输送的功率。
      5. 如果接收器仍有剩余分配能量，继续处理下一个生产者。否则继续处理下一个接收器。

生产者 Tick

这只是通知生产者该 tick 消耗了多少能量。

电力方块（Electric blocks）

你可能注意到了这篇文章里可疑地缺少了 Minecraft 相关的术语，比如"方块"、"物品"和"锈蚀的雕纹切制铜楼梯"。这是因为电力方块与电力网络是完全分离的。主要原因是电力方块可以（而且经常）持有多个电力节点。电力方块的工作是双重的：持有节点和持有端口。你问什么是端口？它是电力节点的物理表现形式。截至撰写本文时，它由一个旋转 45 度的正方形表示，就像这样（消费者节点）：

端口还有秘密的交互实体，允许你将电线连接到它们。

SimpleElectricRebarBlock

请允许我引用 Javadoc：

在 SimpleElectricRebarBlock 中，创建的所有电力节点都相互连接。这允许将"节点"的概念抽象为通用的"电力方块"，它可以拥有任意数量的连接器、生产者和消费者，而无需担心完整的交互，同时还提供了与电力系统交互的简单实用方法。

每个节点按其类型从 0 开始连续命名。例如，如果你创建两个生产者节点和一个消费者节点，它们将分别被命名为"producer_0"、"producer_1"和"consumer_0"。所有交互方法/属性只会与每种类型的第零个节点交互，所以在这个例子中，是"producer_0"和"consumer_0"节点。由于方块中的所有节点都是互连的，这意味着"producer_1"节点本身不产生功率，但它允许功率从"producer_0"流入自身，从而也能为其他方块供电。