スケーラゲームプログラミング：機能的なスタイルでオブジェクトの位置を前進させる

Question

時間のかかるJavaプログラマはゆっくりとスカラーを学習しています（私はそれを愛しています）。今、私はいくつかの動く2次元テクスチャのためのシンプルなビジュアライザーを作成しようとしています。不可欠なアプローチは十分に単純である、と私はあなたのほとんどは（ものは無実を保護するために変更された）コードのこの比較的ユビキタスブロックを認識します確信している：

class MovingTexture(var position, var velocity) extends Renders with Advances { 
    def render : Unit = {...} 
    def advance(milliseconds : Float) : Unit = { 
     position = position + velocity * milliseconds 
    } 
} 

このコードはうまく動作します、しかし、それは持っています数多くの変化する状態とその機能は副作用でいっぱいです。私は自分でこれを取り除くことはできません、はより良い方法でなければなりません！

誰もが、この単純な問題に対する驚くほどエレガントで機能的な解決策を持っていますか？誰かがこの種の問題を解決する方法についてもっと知ることができるソースを知っていますか？

Answer 1

ゲームはしばしばハイパフォーマンスな仕事です。この場合、変更可能な状態は必要なものにすぎません。

、代わりにあなたのクラスは自分自身を更新したのである

case class MovingTexture(position: VecXY, velocity: VecXY) extends Renders with Advances { 
    def advance(ms: Float) = copy(position = position + ms*velocity 
    def accelerate(acc: Float, ms: Float) = copy(velocity = velocity + ms*acc) 
    ... 
} 

は、彼らが自分自身の新しいコピーを返します：

ただし、この場合には、簡単な解決策がいくつかあります。 （テトリスの場合、クライシスについてはそれほど賢明ではないかもしれませんが）これはちょうど問題を1つ後ろに押し戻すようです：MovingTextureの場合はvarが必要ですか？まったくではありません：

Iterator.iterate(MovingTexture(home, defaultSpeed))(_.advance(defaultStep)) 

これは、同じ方向の位置更新の無限ストリームを生成します。あなたは、ユーザーの入力やその他のものに混在させるために、もっと複雑なことをすることができます。

また、あなたは

ある

class Origin extends Renders { 
    // All sorts of expensive stuff goes here 
} 
class Transposed(val ori: Origin, val position: VecXY) extends Renders with Advances { 
    // Wrap TextureAtOrigin with inexpensive methods to make it act like it's moved 
    def moving(vel: VecXY, ms: Float) = { 
    Iterator.iterate(this).(tt => new Transposed(tt.ori, position+ms*vel)) 
    } 
} 

は、ヘビー級のものが更新されていないと、彼らはあなたがそれらを変更したいの方法で変更したかのように彼らが見えるようにそれらの軽量な景色を眺めることができることがないことができます。

Answer 2

これは、1つのstackoverflowレスポンスのスペースに収まる方法よりもはるかに優れていますが、このような質問に対する最も完全で完全な答えは、Functional Reactive Programmingと呼ばれるものを使用することです。基本的な考え方は、時間可変または対話型の量を可変変数ではなくむしろ不変の値のストリームとして表現することです。したがって、各値は潜在的に無限の値のストリームで表されますが、ストリームは遅れて計算されるため（メモリが必要になるまでメモリが使用されないように）、ストリームの値は過去の計算がガベージコレクションされるようにします。計算はうまく機能し、不変ですが、あなたが「見ている」計算の部分は時間とともに変化します。

これはすべて複雑で、このようなストリームを組み合わせるのは難しいです。特に、メモリリークを回避し、すべてがスレッドセーフで効率的な方法で動作するようにする場合は特にそうです。 Functional Reactive Programmingを実装するScalaライブラリがいくつかありますが、成熟度はあまり高くありません。最も興味深いのはおそらくscala.reactで、hereと記載されています。

Answer 3

ここでは、状態を直接変更するのではなくコピーを返すアプローチを使用している、私が取り組んでいるコードのサンプルを示します。このようなアプローチの良い点は、少なくともサーバー側では、トランザクション型のセマンティクスを簡単に実装できることです。更新中に何か問題が生じた場合は、一貫性のある状態で更新されたものがすべて残っていることは自明です。

以下のコードは私が取り組んでいるゲームサーバーからのものです。あなたがやっているのと似たようなことをしています。タイムスライスで動き回っているオブジェクトを追跡するためです。このアプローチは、Dave Griffithの示唆ほど魅力的ではありませんが、熟考のためにあなたの役に立つかもしれません。 Scalaではケースクラスについて

case class PosController(
    pos: Vector3 = Vector3.zero, 
    maxSpeed: Int = 90, 
    velocity: Vector3 = Vector3.zero, 
    target: Vector3 = Vector3.zero 
) { 
    def moving = !velocity.isZero 

    def update(elapsed: Double) = { 
     if (!moving) 
      this 
     else { 
      val proposedMove = velocity * elapsed 
      // If we're about to overshoot, then stop at the exact position. 
      if (proposedMove.mag2 > pos.dist2(target)) 
       copy(velocity = Vector3.zero, pos = target) 
      else 
       copy(pos = pos + proposedMove) 
     } 
    } 

    def setTarget(p: Vector3) = { 
     if (p == pos) 
      this 
     else { 
      // For now, go immediately to max velocity in the correct direction. 
      val direction = (p - pos).norm 
      val newVel = direction * maxSpeed 
      copy(velocity = direction * maxSpeed, target = p) 
     } 
    } 

    def setTargetRange(p: Vector3, range: Double) = { 
     val delta = p - pos 
     // Already in range? 
     if (delta.mag2 < range * range) 
      this 
     else { 
      // We're not in range. Select a spot on a line between them and us, at max range. 
      val d = delta.norm * range 
      setTarget(p - d) 
     } 
    } 

    def eta = if (!moving) 0.0 else pos.dist(target)/maxSpeed 
} 

一つの良いところは、彼らはあなただけのパラメータが変更されている、と他の人が同じ値を保持するに渡しyou--ためのコピー（）メソッドを作成することです。ケースクラスを使用していない場合は、手作業でコードを記述できますが、クラスにある値を変更するたびにコピーメソッドを更新する必要があります。

リソースに関しては、本当に私にとって違いを生むのは、基本的に不変の状態を使用する以外に、アーランに何か時間を費やすことでした。私は2つのErlangの本を持っていて、すべての例を慎重に研究しました。 Erlangでいくつかのことをやってもらうと、不変のデータで作業するのがずっと楽になりました。

Answer 4

インタラクティブなアプリケーションをプログラミングするための純粋に機能的なアプローチについては、「プログラムを設計する方法」の著者による「世界をどのように設計するか」というパンフレットがあります。

基本的には、 "ワールド"（すべてのゲーム状態を含むデータ型）と "tick"（world型 - > world型）と "onkeypress"（key * world型 - >世界）。 「レンダリング」機能は、世界を取り込んでシーンを返し、それを「リアル」レンダラに渡します。

Answer 5

この短い一連の短い記事は、プログラミング上の問題を機能的に解決するための初心者のために私を助けました。ゲームはRetro（Pac Man）ですが、プログラマーはそうではありません。 http://prog21.dadgum.com/23.html