Одно из решений – использовать наследование. Мы создаём новый конструктор, LifelikeWorld, чей прототип основан на прототипе World, но переопределяет метод letAct. Новый letAct передаёт работу по совершению действий в разные функции, хранящиеся в объекте actionTypes.
function LifelikeWorld(map, legend) {
World.call(this, map, legend);
}
LifelikeWorld.prototype = Object.create(World.prototype);
var actionTypes = Object.create(null);
LifelikeWorld.prototype.letAct = function(critter, vector) {
var action = critter.act(new View(this, vector));
var handled = action &&
action.type in actionTypes &&
actionTypes[action.type].call(this, critter,
vector, action);
if (!handled) {
critter.energy -= 0.2;
if (critter.energy <= 0)
this.grid.set(vector, null);
}
};
Новый метод letAct проверяет, было ли передано хоть какое-то действие, затем – есть ли функция, обрабатывающая его, и в конце – возвращает ли эта функция true, показывая, что действие выполнено успешно. Обратите внимание на использование call, чтобы дать функции доступ к мировому объекту через this.
Если действие по какой-либо причине не сработало, действием по умолчанию для существа будет ожидание. Он теряет 0,2 единицы энергии, а когда его уровень энергии падает ниже нуля, он умирает и исчезает с сетки.
Обработчики действий
Самое простое действие – рост, его используют растения. Когда возвращается объект action типа {type: "grow"}, будет вызван следующий метод-обработчик:
actionTypes.grow = function(critter) {
critter.energy += 0.5;
return true;
};
Рост всегда успешен и добавляет половину единицы к энергетическому уровню растения.
Движение получается более сложным.
actionTypes.move = function(critter, vector, action) {
var dest = this.checkDestination(action, vector);
if (dest == null ||
critter.energy <= 1 ||
this.grid.get(dest) != null)
return false;
critter.energy -= 1;
this.grid.set(vector, null);
this.grid.set(dest, critter);
return true;
};
Это действие вначале проверяет, используя метод checkDestination, объявленный ранее, предоставляет ли действие допустимое направление. Если нет, или же в том направлении не пустой участок, или же у существа недостаёт энергии – move возвращает false, показывая, что действие не состоялось. В ином случае он двигает существо и вычитает энергию.
Кроме движения, существа могут есть.
actionTypes.eat = function(critter, vector, action) {
var dest = this.checkDestination(action, vector);
var atDest = dest != null && this.grid.get(dest);
if (!atDest || atDest.energy == null)
return false;
critter.energy += atDest.energy;
this.grid.set(dest, null);
return true;
};
Поедание другого существа также требует предоставления допустимой клетки направления. В этом случае клетка должна содержать что-либо с энергией, например существо (но не стену, их есть нельзя). Если это подтверждается, энергия съеденного переходит к едоку, а жертва удаляется с сетки.
И наконец, мы позволяем существам размножаться.
actionTypes.reproduce = function(critter, vector, action) {
var baby = elementFromChar(this.legend,
critter.originChar);
var dest = this.checkDestination(action, vector);
if (dest == null ||
critter.energy <= 2 * baby.energy ||
this.grid.get(dest) != null)
return false;
critter.energy -= 2 * baby.energy;
this.grid.set(dest, baby);
return true;
};
Размножение отнимает в два раза больше энергии, чем есть у новорожденного. Поэтому мы создаём гипотетического отпрыска, используя elementFromChar на оригинальном существе. Как только у нас есть отпрыск, мы можем выяснить его энергетический уровень и проверить, есть ли у родителя достаточно энергии, чтобы родить его. Также нам потребуется допустимая клетка направления.
Если всё в порядке, отпрыск помещается на сетку (и перестаёт быть гипотетическим), а энергия тратится.
Населяем мир
Теперь у нас есть основа для симуляции существ, больше похожих на настоящие. Мы могли бы поместить в новый мир существ из старого, но они бы просто умерли, так как у них нет свойства energy. Давайте сделаем новых. Сначала напишем растение, которое, по сути, довольно простая форма жизни.
function Plant() {
this.energy = 3 + Math.random() * 4;
}
Plant.prototype.act = function(context) {
if (this.energy > 15) {
var space = context.find(" ");
if (space)
return {type: "reproduce", direction: space};
}
if (this.energy < 20)
return {type: "grow"};
};
Растения начинают со случайного уровня энергии от 3 до 7, чтобы они не размножались все в один ход. Когда растение достигает энергии 15, а рядом есть пустая клетка – оно размножается в неё. Если оно не может размножиться, то просто растёт, пока не достигнет энергии 20.
Теперь определим поедателя растений.
function PlantEater() {
this.energy = 20;
}
PlantEater.prototype.act = function(context) {
var space = context.find(" ");
if (this.energy > 60 && space)
return {type: "reproduce", direction: space};
var plant = context.find("*");
if (plant)
return {type: "eat", direction: plant};
if (space)
return {type: "move", direction: space};
};
Для растений будем использовать символ * - то, что будет искать существо в поисках еды.
Вдохнём жизнь
И теперь у нас есть достаточно элементов для нового мира. Представьте следующую карту как травянистую долину, где пасётся стадо травоядных, лежат несколько валунов и цветёт буйная растительность.
var valley = new LifelikeWorld(
["############################",
"##### ######",
"## *** **##",
"# *##** ** O *##",
"# *** O ##** *#",
"# O ##*** #",
"# ##** #",
"# O #* #",
"#* #** O #",
"#*** ##** O **#",
"##**** ###*** *###",
"############################"],
{"#": Wall,
"O": PlantEater,
"*": Plant}
);
Большую часть времени растения размножаются и разрастаются, но затем изобилие еды приводит к взрывному росту популяции травоядных, которые съедают почти всю растительность, что приводит к массовому вымиранию от голода. Иногда экосистема восстанавливается и начинается новый цикл. В других случаях какой-то из видов вымирает. Если травоядные, тогда всё пространство заполняется растениями. Если растения – оставшиеся существа умирают от голода, и долина превращается в необитаемую пустошь. О, жестокость природы…
Упражнения
Искусственный идиот
Грустно, когда жители нашего мира вымирают за несколько минут. Чтобы справиться с этим, мы можем попробовать создать более умного поедателя растений.
У наших травоядных есть несколько очевидных проблем. Во-первых, они жадные – поедают каждое растение, которое находят, пока полностью не уничтожат всю растительность. Во-вторых, их случайное движение (вспомните, что метод view.find возвращает случайное направление) заставляет их болтаться неэффективно и помирать с голоду, если рядом не окажется растений. И наконец, они слишком быстро размножаются, что делает циклы от изобилия к голоду слишком быстрыми.
Напишите новый тип существа, который старается справится с одним или несколькими проблемами и замените им старый тип PlantEater в мире долины. Последите за ними. Выполните необходимые подстройки.
// Ваш код
function SmartPlantEater() {}
animateWorld(new LifelikeWorld(
["############################",
"##### ######",
"## *** **##",
"# *##** ** O *##",
"# *** O ##** *#",
"# O ##*** #",
"# ##** #",
"# O #* #",
"#* #** O #",
"#*** ##** O **#",
"##**** ###*** *###",
"############################"],
{"#": Wall,
"O": SmartPlantEater,
"*": Plant}
));
Хищники
В любой серьёзной экосистеме пищевая цепочка длиннее одного звена. Напишите ещё одно существо, которое выживает, поедая травоядных. Вы заметите, что стабильности ещё труднее достичь, когда циклы происходят на разных уровнях. Попытайтесь найти стратегию, которая позволит экосистеме работать плавно некоторое время.
Увеличение мира может помочь в этом. Тогда локальные демографические взрывы или уменьшение численности имеют меньше шансов полностью изничтожить популяцию, и есть место для относительно большой популяции жертв, которая может поддерживать небольшую популяцию хищников.
// Ваш код тут
function Tiger() {}
animateWorld(new LifelikeWorld(
["####################################################",
"# #### **** ###",
"# * @ ## ######## OO ##",
"# * ## O O **** *#",
"# ##* ########## *#",
"# ##*** * **** **#",
"#* ** # * *** ######### **#",
"#* ** # * # * **#",
"# ## # O # *** ######",
"#* @ # # * O # #",
"#* # ###### ** #",
"### **** *** ** #",
"# O @ O #",
"# * ## ## ## ## ### * #",
"# ** # * ##### O #",
"## ** O O # # *** *** ### ** #",
"### # ***** ****#",
"####################################################"],
{"#": Wall,
"@": Tiger,
"O": SmartPlantEater, // из предыдущего упражнения
"*": Plant}
));
8. Поиск и обработка ошибок
Отладка изначально вдвое сложнее написания кода. Поэтому, если вы пишете код настолько заумный, насколько можете, то по определению вы не способны отлаживать его.
Брайан Керниган и П. Ж. Плауэр, "Основы программного стиля"
Юан-Ма написал небольшую программу, использующую много глобальных переменных и ужасных хаков. Ученик, читая программу, спросил его: "Вы предупреждали нас о подобных техниках, но при этом я нахожу их в вашей же программе. Как это возможно?" Мастер ответил: "Не нужно бежать за поливальным шлангом, если дом не горит".
Мастер Юан-Ма, "Книга программирования".
Программа – это кристаллизованная мысль. Иногда мысли путаются. Иногда при превращении мыслей в программу в код вкрадываются ошибки. В обоих случаях получается повреждённая программа.
Недостатки в программах обычно называют ошибками. Это могут быть ошибки программиста или проблемы в системах, с которыми программа взаимодействует. Некоторые ошибки очевидны, другие – трудноуловимы и могут скрываться в системах годами.
Часто проблема возникает в тех ситуациях, возникновение которых программист изначально не предвидел. Иногда этих ситуаций нельзя избежать. Когда пользователя просят ввести его возраст, а он вводит "апельсин", это ставит программу в непростую ситуацию. Эти ситуации необходимо предвидеть и как-то обрабатывать.
Ошибки программистов
В случае ошибок программистов наша цель ясна. Нам надо найти их и исправить. Таковые ошибки варьируются от простых опечаток, на которые компьютер пожалуется сразу же, как только увидит программу, до скрытых ошибок в нашем понимании того, как программа работает, которые приводят к неправильным результатам в особых случаях. Ошибки последнего рода можно искать неделями.
Разные языки по-разному могут помогать вам в поиске ошибок. К сожалению, JavaScript находится на конце этой шкалы, обозначенном как "вообще почти не помогает". Некоторым языкам надо точно знать типы всех переменных и выражений ещё до запуска программы, и они сразу сообщат вам, если типы использованы некорректно. JavaScript рассматривает типы только во время исполнения программ, и даже тогда он разрешает делать не очень осмысленные вещи без всяких жалоб, например
x = true * "обезьяна"
На некоторые вещи JavaScript всё-таки жалуется. Написание синтаксически неправильной программы сразу вызовет ошибку. Другие ошибки, например вызов чего-либо, не являющегося функцией, или обращение к свойству неопределённой переменной, возникнут при выполнении программы, когда она сталкивается с такой бессмысленной ситуацией.
Но часто ваши бессмысленные вычисления просто породят NaN (not a number) или undefined. Программа радостно продолжит, будучи уверенной в том, что она делает что-то осмысленное. Ошибка проявит себя позже, когда такое фиктивное значение уже пройдёт через несколько функций. Она может вообще не вызвать сообщение об ошибке, а просто привести к неправильному результату выполнения. Поиск источника таких проблем – сложная задача.
Процесс поиска ошибок (bugs) в программах называется отладкой (debugging).
Строгий режим (strict mode)
JavaScript можно заставить быть построже, переведя его в строгий режим. Для этого наверху файла или тела функции пишется "use strict". Пример:
function canYouSpotTheProblem() {
"use strict";
for (counter = 0; counter < 10; counter++)
console.log("Всё будет офигенно");
}
canYouSpotTheProblem();
// → ReferenceError: counter is not defined
Обычно, когда ты забываешь написать var перед переменной, как в примере перед counter, JavaScript по-тихому создаёт глобальную переменную и использует её. В строгом режиме выдаётся ошибка. Это очень удобно. Однако, ошибка не выдаётся, когда глобальная переменная уже существует – только тогда, когда присваивание создаёт новую переменную.
Ещё одно изменение – привязка this содержит undefined в тех функциях, которые вызывали не как методы. Когда мы вызываем функцию не в строгом режиме, this ссылается на объект глобальной области видимости. Поэтому если вы случайно неправильно вызовете метод в строгом режиме, JavaScript выдаст ошибку, если попытается прочесть что-то из this, а не будет радостно работать с глобальным объектом.
К примеру, рассмотрим код, вызывающий конструктор без ключевого слова new, в случае чего this не будет ссылаться на создаваемый объект.
function Person(name) { this.name = name; }
var ferdinand = Person("Евлампий"); // ой-вэй