运行命令后,会在目录中创建一个elm.json配置文件,以及一个名为src的目录,我们在该目录中用编辑器。可以是vscode、atom等专门甚至最简单的记事本。在src目录中创建一个名为main.elm文件。该文件就是要编写应用代码的文件。
用编辑器打开文件,建议用vscode,最世界上最流行的程序代码编辑工具。
估计许多人都听说过薛定谔的猫的实验。在一个封闭的房间中放入一只活猫,房间中放置有毒药陷阱。因为房间是密封的。在房门关闭时,我们无法从外界观测到猫是死是活,因此猫处在一种非死非活的不确定性状态中;当我们打开房门时,可以观察到猫的状态,猫的死活也确定下来。薛定谔的猫阐述的是一种量子不确定现象。
我们的任务就是编写模拟薛定谔的猫实验的elm应用代码。
我们需要定义一个包含门、锁、毒药陷阱(拔掉保险丝时开始运转)三种事物的房间。
每一种事物都可以用多种可能的状态组合表示,并且明确可能状态之间的转换规则是什么。
Door(门):
Locked(上锁)
Closed(关门)
Opened(开门)
Alarm(毒药陷阱):
Armed (触发)
Disarmed (没触发)
Triggered(保险丝)
--可能的状态组合有:
Locked + Armed(上锁+毒药陷阱触发)
Locked + Triggered(上锁+拔掉保险丝)
Locked + Disarmed (上锁+毒药陷阱没有触发)
Unlocked + Armed (开锁+毒药陷阱触发)
Unlocked + Triggered (开锁+拔掉保险丝)
Unlocked + Disarmed (开锁+毒药陷阱没有触发)
Opened + Triggered (开门+拔掉保险丝)
Opened + Disarmed(开门+毒药陷阱没有触发)
--互相转换的状态有:
Door(门):
Closed <-> Locked (关门 <-> 上锁)
Closed <-> Opened (关门 <-> 开门)
Alarm(毒药陷阱):
Armed -> Triggered (毒药陷阱触发 -> 拔掉保险丝)
Triggered -> Disarmed (拔掉保险丝 -> 毒药陷阱没有触发)
Armed <-> Disarmed (毒药陷阱触发 <-> 毒药陷阱没有触发)
OK,规则确定好后,我们会发现,在监测开始的时间点,房间只能真正存在一种可能的状态组合。因此要定义一个显示房间状态的模型model,它包括了监测时间点时的状态等。这个模型要将失败的情景加上去,防止观测不到的错误产生,用自定义类型添加到mail.elm代码中去。
type Model = DisplayingRoom DoorState AlarmState | Failure String type DoorState = Opened | Closed | Locked type AlarmState = Armed | Disarmed | Triggered
好了,我们薛定谔的猫模型建立起来,完成第一步代码。
要对模型进行更新,必须要有信息通知到达才能开始更新。因此更新逻辑前需先定义消息:
type Msg = Open | Close | Lock | Unlock | Arm | Disarm
消息定义后,开始定义update更新函数,实现消息->模型->返回一个新模型,我们先从检查房间状态开始定义:
DisplayingRoom doorState alarmState ->
先建立函数框架,如果因为故障原因无法观测到房间状态,那么更新函数只能返回原来的模型model。
当可以正常地观测房间时,如果房门处于打开状态下,受到的限制最大:门开、锁解、毒药陷阱不能起作用。
**第一步,让我们添加房门打开时的更新代码,扩展原来基础框架:**
update : Msg -> Model -> Model
DisplayingRoom doorState alarmState ->
DisplayingRoom Closed alarmState
上述代码中,我们处理了,房间由开门转为关门时模型的更新代码:
DisplayingRoom Closed alarmState
其中alarmState是包含了毒药陷阱触发或没有被触发两种状态的变量,确保门由开转关时。毒药陷阱的状态可以原封不动地转移到新的模型上。
这是一个兜底代码,确保无法获取监测状态时返回一个消息通知。这种考虑周全的机制,也是elm编译运行不出错的优势。
**第二步,让我们添加门关时的更新逻辑,较为复杂,打开门时,里面涉及到锁的状态、毒药陷阱的状态。**
在门关的前提下,如果收到开门的消息,那么要检测毒药陷阱的状态,触发或没有触发。因为毒药陷阱的状态,关系到猫的死活。如果毒药陷阱一直不被触发,猫仍然存活。但这些在未打开房门的情况下,我们是无法监测而至的,现在添加门关情况下的代码。
DisplayingRoom Opened Triggered
DisplayingRoom Opened alarmState
DisplayingRoom Locked alarmState
DisplayingRoom Closed Armed
DisplayingRoom Closed Disarmed
**第三步,让我们添加门锁住情况下的更新代码:**
DisplayingRoom Closed alarmState
Arm -> DisplayingRoom Locked Armed
Disarm -> DisplayingRoom Locked Disarmed
好了,我们代码中最重要的引擎,update更新函数完成了。下一步是把更新后的模型通过UI视图显示出来,这对于elm来说轻而易举,因为它本身就是为了构建前端而生。
elm有一个HTML库,它使我们可以在elm中编写HTML代码:
import Html exposing (..)
现在通过来引入这个库,为简单起见,这里只是把房间的状态用文字在html界面中展示出来:
然后把各种状态组合用文字展示出来,这里要注意的是,按照房间规则,门关时的状态要有两个可能的消息,但是门开时只需要一条消息即可。最后UI界面代码如下:
DispalyingRoom doorState alarmState=
[ p [] [ "毒药陷阱被触发-> 开门!" ] ]
[ p [] [ "毒药陷阱没有触发-> 毒药陷阱被触发!" ] ]
[ p [] [ "拔掉保险丝-> 毒药陷阱被触发/毒药陷阱没有触发!" ] ]
为简单起见,这里只用文字显示作为HTML的内容,但elm的HTML库还有许多强大的功能,可以与react的JSX比美。下回我们再尝试构建更绚丽的图象或动画显示房间状态。
# 7.连接代码
模型、更新、界面代码已经写好,剩下的是把这几部分连接起来。我们需要ELM的主核心Browser模块里面的沙箱sandbox:
Import Browser exposing (..)
沙箱允许您创建使用elm架构的应用程序,但不会与”外部世界”对话(即任何外部的API或JavaScript,如果需要与外部世界对话可以用Browser.element或其它)。建立沙箱前我们还要声明一下房间的初始状态,假说为门已经关闭、猫已经放入、毒药陷阱的保险丝已经拔开。
initialModel : Model
initialModel = DisplayingRoom Closed Armed
main : Program () Model Msg
main = Browser.sandbox
{ init = initialModel
, view = view
, update = update
}
# 8.运行程序
在终端中运行命令:
Elm make 是elm的编译器命令,它把main.elm编译成一个html文件。可以用浏览器打个这个html文件,让我们作为观察者,通过开门、关门的点击操作来模拟这个薛定谔的猫的实验。
(备注:本周写的文章学习了尼莫的《我希望有的榆木示例》思路,三体状态不容易描述,用javascript写估计一大堆代码,elm容易读些,薛定谔的猫实验因为涉及到不确定性,应该还要引入随机发生器,有时间再慢慢改进。)