问题描述

力学器材相对于电学器材要复杂。电学中的引擎只负责电学数据计算，不涉及到器材的任何属性（包括几何属性和电学属性）的改变，保存恢复不用考虑引擎的影响。而力学器材，器材的几何属性是靠引擎计算得出的，器材与器材之间的关系也是靠引擎中的约束来维护的，器材的物理属性也可能会影响器材的状态，需要考虑的比较多，实现起来更复杂。

问题分析

力学中，我们要处理的对象为刚体和约束，显示只是作为皮肤，跟随刚体运动，因此，力学中我们需要保存刚体的属性（比如位置，旋转角度）而不是器材的属性（刚体的位置和器材的位置可能不一样，而是成正比）。

电学中器材与器材的连接关系是用“卡槽模型”来维护的，力学中是靠约束来维护的，因此我们还要存储约束。

刚体的存储与恢复

对于刚体，我们考虑位置、旋转角度、速度（包含平动速度和角速度）、受力。位置和旋转角度一定是要存的，之前的器材也是存了的，只是值可能不一样。速度也是应该存的。对于受力，主动力是不用存的，引擎计算的时候会添加进去，约束力也不用存，也是引擎计算出来了。因此，对于刚体，我们需要存储坐标和旋转角度，以及平动速度和角速度。

对于力学器材，一个器材可能是由一个刚体组成的，也可能是由多个刚体组合而成的。刚体和刚体之间（可以是同一个器材的刚体，也可能是不同器材的刚体）的连接关系是靠约束来维护的。我们需要把所有的刚体的位置角度全部保存，即使刚体的位置角度是完全靠约束来限制的。器材内部的约束是不用存的，因为器材内部的约束都是固定的，创建器材的时候就会创建，创建之后不会修改，当然，如果约束创建之后会变化，也是需要存的，至少到目前为止，我还没有遇到过。

约束的存储与恢复

我们不用考虑器材内部的约束，只考虑器材之间的约束。力学中的约束，对应电学中的“卡槽模型”。

力学引擎中有好多种约束，看起来很复杂，但是可以抽象一下，所有的约束都是对两个刚体的位置关系进行限制的（nape中滑轮是4个刚体），约束c = f (p1, p2) = 0，电学中的“卡槽模型”也是限制两个器材的位置关系的（卡的位置跟随槽的位置），约束c = f (p1, p2) = p1 - p2 = 0。可以统一一下，无论是电学的卡槽模型，还是力学的约束，我们只需要关心谁和谁连接在一起，至于具体是怎么实现连接的，并不用关心。

题外话： 实验过程中，刚体之间的绑定（比如钩子挂钩码），逻辑也和卡槽模型是一样的，碰撞检测-判断是否能连接->能连接的话连接。

同步

我们使用状态同步的方式实现教师端与学生端的同步。同步和保存恢复用的是同一套数据，只要我们将刚体和约束的状态全部同步过去（电学中，我们并没有将全部状态同步过去），两边的显示状态就是一致的。学生端和教师端引擎都开启的状态下（学生端关闭引擎，就是一个纯播放器），目前为止，并没有出现表现不一致的情况。力学的同步实现起来并没有想象中那么困难，数据量也不会很大，可定会有意想不到的问题出现，单并非无解。

另外，力学中，刚体的拖动有可能是使用约束实现的，在保存恢复数据的时候，不需要保存这个为鼠标交互创建的约束，但是在同步的时候，缺少了这个约束，刚体可能会产生振荡。