.. _updaters:

Updater 的使用
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``Updater`` 系列的动画类是 JAnim 中一套强大的功能，包括 :class:`~.DataUpdater` :class:`~.GroupUpdater` :class:`~.ItemUpdater` :class:`~.StepUpdater`，
我们将逐一介绍，并介绍若干重要的特性。

学懂 :class:`~.DataUpdater` :class:`~.GroupUpdater` 以及 :class:`~.ItemUpdater` 后，你就可以从基础教程“毕业”了！

.. warning::

    JAnim 中的 ``Updater`` 系列动画类与 Manim 中的 ``updater`` 在概念上存在较大差异，若套用 Manim 中的概念可能导致理解偏差。

``DataUpdater`` 的使用
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:class:`~.DataUpdater` 是最基础也是应用范围最广的一种 ``Updater``，它的作用是以时间为参数对物件进行修改：

.. janim-example:: BasicDataUpdater
    :media: _static/tutorial/BasicDataUpdater.mp4
    :hide_name:

    square = Square()

    self.play(
        DataUpdater(
            square,
            lambda data, p: data.points.rotate(p.alpha * PI)
        ),
        duration=3
    )

在这里，我们给 :class:`~.DataUpdater` 传入了一个函数，这个函数的作用是：将正方形的顶点进行旋转，以产生动画效果。

那么这个函数是如何起作用的呢？形式上来说，:class:`~.DataUpdater` 的格式是：

.. code-block:: python

    DataUpdater(物件, lambda 物件初始状态, 时间信息: <根据时间信息改变初始状态>)

.. tip::

    你可以根据需要选择使用 ``lambda`` 函数还是 ``def`` 函数，这取决于具体的使用情景。

    在功能简单的情况下，使用 ``lambda`` 函数会更加方便。

其中时间信息有 ``p.alpha`` 表示当前动画的进度， ``p.global_t`` 表示当前的全局时刻等。

所以，对于 ``lambda data, p: data.points.rotate(p.alpha * PI)`` 而言，这个函数的作用是：

**将正方形从动画的初始状态，根据动画的进度进行旋转，动画向前推进得越多，那么旋转量就会越大**

从而产生矩形物件旋转的动画效果。

.. note::

    其实上面这个示例正是 :class:`~.Rotate` 和 :class:`~.Rotating` 动画的实现方式

.. hint::

    你可以使用 ``p.elapsed`` 得知，到当前时刻动画持续了多久，这是对 ``p.global_t - p.range.at`` 的简写。

需要注意的是，如果传递给 :class:`~.DataUpdater` 的物件有子物件，
在默认情况下 ``root_only=True`` 只对根物件自身进行操作，
若传入 ``root_only=False``，则会对其所有后代物件都分别应用 ``Updater`` 的效果，但并不会将他们作为一个整体进行操作。

为了将物件及其后代物件作为一个整体进行操作，我们就需要引出 :class:`~.GroupUpdater`，我们马上在下一个小节介绍。

.. warning::

    原则上来说，传入 :class:`~.DataUpdater` 以及 :class:`~.GroupUpdater` 等 ``Updater`` 的函数不应产生“副作用”，也就是只能改变 ``data`` 的状态，应避免产生对函数之外其它变量的影响。

``GroupUpdater`` 的使用
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:class:`~.GroupUpdater` 在用法上和 :class:`~.DataUpdater` 一致，都是以时间为参数对物件进行修改。

但正如在上一小节对 :class:`~.DataUpdater` 的介绍中提到的，:class:`~.GroupUpdater` 侧重于将传入物件及其后代物件作为一个整体操作，
这在处理如“整体旋转”和“整体对齐”等操作时比较实用。

以下示例展示了使用 :class:`~.DataUpdater` 和 :class:`~.GroupUpdater` 进行旋转的区别：

.. janim-example:: DataUpdaterVsGroupUpdater
    :media: _static/tutorial/DataUpdaterVsGroupUpdater.mp4
    :hide_name:

    squares1 = Square() * 2
    squares1.points.arrange()

    squares2 = squares1.copy()

    group = Group(
        Text('DataUpdater'), Text('GroupUpdater'),
        squares1, squares2
    ).show()
    group.points.arrange_in_grid(buff=LARGE_BUFF)

    self.play(
        DataUpdater(
            squares1,
            lambda data, p: data.points.rotate(p.alpha * PI),
            root_only=False
        ),
        GroupUpdater(
            squares2,
            lambda data, p: data.points.rotate(p.alpha * PI)
        ),
        duration=4
    )

.. tip::

    在能得到相同效果（如平移而非旋转）时，
    :class:`~.DataUpdater` 的性能会优于 :class:`~.GroupUpdater`。

.. _current_usage:

``current()`` 的使用
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对于传入 ``Updater`` 的函数而言，在动画过程中如果需要访问 **其它正在进行动画的物件** 的当前状态，可以在对应物件后面加上 ``.current()`` 来获取。

.. warning::

    如果不加 :meth:`~.Item.current`，只会得到 ``construct`` 函数中对应物件的最终状态，而非动画过程中的状态。

.. janim-example:: ArrowPointingExample
    :extract-from-example:
    :no-construct:
    :media: _static/videos/ArrowPointingExample.mp4

.. hint::

    ``dot2.update.points.rotate(TAU, about_point=RIGHT * 2)`` 相当于

    .. code-block:: python

        DataUpdater(
            dot2,
            lambda data, p: data.points.rotate(TAU * p.alpha, about_point=RIGHT * 2)
        )

    这是一种简化写法，但并不是所有方法都可以这样简化。

在这个示例中，我们首先将 ``dot2`` 围绕一个圆周进行运动。

然后在 ``arrow`` 的 ``Updater`` 函数中，
使用 ``.current()`` 便可以得到 ``dot2`` 当前运动到的位置，从而让箭头始终指向 ``dot2``。

动画复合
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JAnim 的各个 ``Updater`` 并非孤立，不仅可以使用 ``.current()`` 获知其它物件的当前动画状态，还可以在一个物件上 **叠加多个** ``Updater``，依次应用动画效果。

在下面这个例子中，我们每两秒加入一个新的 ``Updater``，以演示“动画复合”的作用：

.. janim-example:: CombineUpdatersExample
    :extract-from-example:
    :no-construct:
    :media: _static/videos/CombineUpdatersExample.mp4

.. tip::

    可以给 ``Updater`` 传入 ``become_at_end=False`` 使物件在动画后回到最初的状态。

    但是 ``.anim`` 没有这种参数，所以这里每次都有 ``square.points.to_border(LEFT)``。

.. warning::

    ``.anim`` 所创建的动画具有覆盖性，当其参与“动画复合”时，应将其放在最开始使用。

这里另外再给出一个“动画复合”的示例：

.. janim-example:: RotatingPieExample
    :extract-from-example:
    :no-construct:
    :media: _static/videos/RotatingPieExample.mp4
    :ref: :class:`~.Sector` :func:`~.rotate_vector`

.. _item_updater_usage:

``ItemUpdater`` 的使用
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:class:`~.ItemUpdater` 和前面介绍的两个 ``Updater`` 存在很大的差异，传入前面两个 ``Updater`` 的函数都会收到两个参数 ``data, p``，
但是 :class:`~.ItemUpdater` 只会提供一个参数 ``p``，并且 **将函数返回的物件直接渲染到画面上**。

:class:`~.ItemUpdater` 的使用场景是在动画过程中动态创建物件以显示，例如数值持续变化的文字：

.. janim-example:: DynamicNumber
    :media: _static/tutorial/DynamicNumber.mp4
    :hide_name:

    tr = ValueTracker(0)
    txt = Text('0.00', font_size=40).show()

    self.forward()
    self.play(
        Succession(
            tr.anim.set_value(4),
            tr.anim.set_value(2.5),
            tr.anim.set_value(10)
        ),
        ItemUpdater(
            txt,
            lambda p: Text(f'{tr.current().get_value():.2f}', font_size=40),
            duration=3
        )
    )
    self.forward()

.. janim-example:: UpdaterExample
    :extract-from-example:
    :no-construct:
    :media: _static/videos/UpdaterExample.mp4
    :ref: :class:`~.Brace`

.. note::

    从原理上来讲，传入 :class:`~.ItemUpdater` 的物件与动画过程其实没有任何关系。

    :class:`~.ItemUpdater` 所干的，在默认情况下其实就是：

    - 在动画开始时，把传入的物件隐藏
    - 在动画过程中，渲染函数所返回的物件
    - 在动画结束后，把传入的物件显示，并调用 :meth:`~.Item.become` 方法将传入物件改变成动画最后一刻的样子

    所以 :class:`~.ItemUpdater` 可以不传入物件，传入 ``None`` 也是可以的。

``duration=FOREVER`` 的使用
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我们可以使用 ``duration=FOREVER`` 来创建一个持续进行的 ``Updater``，例如：

.. janim-example:: ForeverUpdater
    :media: _static/tutorial/ForeverUpdater.mp4
    :hide_name:

    square = Square().show()

    self.forward()

    self.prepare(
        DataUpdater(
            square,
            lambda data, p: data.points.rotate(p.elapsed * 60 * DEGREES),
            duration=FOREVER
        )
    )

    self.prepare(
        DataUpdater(
            square,
            lambda data, p: data.points.set_x(2 * math.sin(p.alpha * TAU)),
            become_at_end=False
        ),
        at=2,
    )

    self.forward(5)

``StepUpdater`` 的使用
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按步更新物件，适合用于 **“需要基于上一刻的状态更新下一刻状态”** 的情景，例如物理模拟或是微分方程数值演示等。

以下是一个最简单（但也是最没必要使用 :class:`~.StepUpdater`）的一个示例：

.. janim-example:: SimplestStepUpdater
    :media: _static/tutorial/SimplestStepUpdater.mp4
    :hide_name:

    NumberPlane(faded_line_ratio=1).show()

    circle = Circle(0.5, color=YELLOW, fill_alpha=0.6).show()

    self.forward()
    self.play(
        StepUpdater(
            circle,
            lambda data, p: data.points.shift(RIGHT / 50)
        ),
        duration=2
    )
    self.forward()

在这个示例中，:class:`~.StepUpdater` 的函数会每次将圆形向右移动 1/50 个单位，
由于 :class:`~.StepUpdater` 默认情况下每秒钟会执行 50 次，所以圆形每秒会向右移动 1 个单位，经过两秒则时间则向右移动了 2 个单位。

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下面是一个更复杂的例子，
我们结合 :class:`~.CustomData` 给物件附加了“速度”与“加速度”这两个物理属性，
在这个例子中演示了物件依赖这些属性的动态变化

.. janim-example:: UpdatingPhysicalBlock
    :extract-from-test-mark:
    :media: _static/tutorial/UpdatingPhysicalBlock.mp4
    :hide_name:

关于 :class:`~.CustomData` 以及这个例子的具体介绍，可以参考教程页面 :ref:`add_custom_data` ，这里暂时略过。

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.. note::

    文档有待完善