15.5.4 創建太陽系的動畫

15.5.4 創建太陽系的動畫

至此，我們已經實現了動畫庫的所有類型和函數。雖然我們使用的是 F# Interactive，但是，把庫的核心部分保存到一個單獨的文件是個好主意（例如，Animations.fs）。然後，我們可以加載整個庫，使用 #load 指令，將文件名作爲參數。這種方式，也確保該內部類型擴展（包括我們添加到行爲的運算符）正確加載，因爲，內部類型擴展必須用相同的命令處理，作爲它們擴展的類型。

動畫的關鍵部分是對象彼此繞着旋轉。我們剛剛創建的庫可以把現有的基元組合成高級基元，解決特定的問題。我們可以把旋轉封裝到可重用的函數（或 C# 方法）中，稍後會用來描述仿真。這是一個精心設計的函數庫的非常重要的屬性，處理序列的函數按照相同的方式是可組合的。

我們新的基元實現動畫圍繞點 (0,0)、按指定的距離和速度旋轉。清單 15.21 顯示了這個實現。考慮到事情的複雜性，需要很少的代碼。

Listing 15.21 Implementing rotation in F# and C#

// F# function
let rotate (dist:float32) speed img =
let pos = wiggle * dist.forever
img |> translate pos (wait 0.5f pos)
|> faster speed

// C# extension method
public static Behavior<IDrawing> Rotate
(this Behavior<IDrawing> img, float dist, float speed) {
var pos = Time.Wiggle * dist.Forever();
return img.Translate(pos, pos.Wait(0.5f))
.Faster(speed);
}

有點令人驚訝的是，我們只使用 translate 函數，就可以實現旋轉。使用 wiggle 基元創建的運動是正弦波，這意味着，它給了我們旋轉對象的一個座標值。爲獲得第二個座標值，我們需要延遲 0.5 秒的相位。如果使用餘弦函數創建類似的基元，我們會得到希望的值。爲了延遲行爲，可以使用我們剛剛實現的 wait 函數。

我們可以使用流操作來指定完成動畫應進行的操作順序。指定旋轉之後，還應用了 faster 函數，指定所需的旋轉速度。在 C# 中，我們可以使用相同的編程風格，由於使用了擴展方法，把動畫作爲第一個參數，返回一個新動畫作爲結果。這是類似於在 LINQ 查詢中應用多個運算符（過濾、投影、分組）。

使用這個基元來描述旋轉，現在可以很容易地創建太陽系動畫了。我們首先創建三個圓代表太陽、地球和月亮，然後，描述它們如何彼此圍繞轉動。圖 15.6 顯示了正在運行的動畫，可以看到我們創建的內容。

圖 15.6 運行中的太陽能系模擬 ；月球圍繞地球旋轉，它們兩個圍繞太陽旋轉。

現在讓我們看一下代碼。清單 15.22 顯示了兩種語言的實現，因此，可以看到在 F# 和 C# 中，相關的構造如何彼此對應。

構造行星的代碼非常簡單。唯一值得注意的事情，是我們將使用一個圓基元來創建動畫，因此，必須提供畫筆和大小作爲行爲。這意味着，可以產生有趣的效果，例如，創建的太陽逐漸變大，並隨着時間的推移更改顏色。

Listing 15.22 Creating solar system animation in F# and C#

// F# version
let sun = circle (forever Brushes.Goldenrod) 100.0f.forever
let earth = circle (forever Brushes.SteelBlue) 50.0f.forever
let moon = circle (forever Brushes.DimGray) 20.0f.forever

let planets =
sun --
(earth -- (moon |> rotate 40.0f 12.0f)
|> rotate 160.0f 1.3f)
|> faster 0.2f

// C# version
var sun = Anims.Circle(Time.Forever(Brushes.Goldenrod), 100.0f.Forever());
var earth = Anims.Circle(Time.Forever(Brushes.SteelBlue),50.0f.Forever());
var moon = Anims.Circle(Time.Forever(Brushes.DimGray), 20.0f.Forever());

var planets =
sun.Compose(
earth.Compose(moon.Rotate(50.0f, 12.0f))
.Rotate(150.0f, 1.0f))
.Faster(0.2f);

從旋轉的對象來組合動畫，更加有趣。我們先來從中間解釋一下。使用 rotate 函數來創建圍繞中心在 50 像素距離上旋轉的月亮。再把這個動畫與不旋轉的地球組合起來，所以，結果就是月球繞地球旋轉。這個結果的類型是一個動畫，所以，我們可以再次啓動，這一次它（組合的動畫）在 150 像素的距離上旋轉。當我們再把這個動畫與太陽（不移動）組合起來，就得到了地球圍繞太陽旋轉的動畫了。最後，我們使用 faster 基元，改變動畫的速度。我們實際上降低了速度，因爲我們使用的倍速數小於 1。注意在 F# 中，可以首先使用流操作符來寫動畫對象，然後，做各種轉換。

我們實現的動畫只有三個對象，但容易看出，如何添加其餘的行星。框架的可組合性意味着，增量更改保持簡單，即使隨着總體結果變得越來越複雜。

更進一步的動畫庫

這個庫還可以有很多有趣的補充。我們已經提到，可以添加更多繪圖基元和轉換。添加新基元的提升版本，將能夠輕鬆地創建動畫。還有其他更有趣的選項。

我們可以實現使用了其他上下文信息的行爲。我們已經在 BehaviorContext 的類型中封裝了上下文，因此，添加額外的信息將相當簡單。我們可以在上下文中添加到當前光標位置，能夠創建動畫的形狀追或逃離光標。

一個更復雜的擴展是能夠創建非線性的動態系統。我們可以添加一個基元，告訴我們某些行爲的值更改的速度有多快，可以根據其狀態改變的速度，再用它來創建一個系統。

動畫庫提供了以函數式編程風格實現庫的示例。你可能想知道，這種風格如何轉化到更傳統的業務應用程序的開發中。讓我們通過另一個示例快速瀏覽一下，不會像討論動畫庫一樣詳細，而是應該給你一個概念，即業務聲明庫（或 DSL）感覺可能像什麼。