TechXplore7月26日報道，明尼蘇達大學雙城分校的工程研究人員展示了一種最先進的硬件設備，可以將人工智能（AI）計算應用的能耗降低至少1000倍。

這項研究發表在npj非常規計算雜志上，題為“基于磁隧道結的計算隨機存取存儲器的實驗演示”。

明尼蘇達大學科學與工程學院的一組研究人員展示了一種數據永遠不會離開存儲器的新模型，稱為計算隨機存取存儲器（CRAM）。

“這項工作是CRAM的第一次實驗演示，其中數據可以完全在存儲器陣列內處理，而不需要離開計算機存儲信息的網格，”明尼蘇達大學電子與計算機工程系博士后研究員、論文的第一作者呂陽稱。

根據這篇新論文的作者說法，基于CRAM的機器學習推理加速器估計可以實現1000倍的改進。

這項研究已經進行了20多年。“20年前，我們將存儲單元直接用于計算的最初概念被認為是瘋狂的，”該論文的資深作者、明尼蘇達大學電子與計算機工程系Jian-Ping Wang教授說，“自2003年以來，隨著不斷發展的學生群體和明尼蘇達大學建立的真正的跨學科教師團隊-從物理學，材料科學與工程，計算機科學與工程，到建模和基準測試，以及硬件創造-我們能夠獲得積極的成果，現在已經證明這種技術是可行的，并且已經準備好投入實用。”

（編譯：晉陽）

鏈接：

https://techxplore.com/news/2024-07-magnetic-tunnel-junctionbased-device-ai.html

提：本文實現AI貪吃蛇自行對戰，加上人機對戰，讀者可在此基礎上自行添加電腦VS電腦和玩家VS玩家（其實把人機對戰寫完，這2個都沒什么了，思路都一樣）

私信小編001即可獲取大量Python學習資料！

實現效果：

?

具體功能：

1.智能模式：電腦自己玩（自己吃食物）

2.人機對戰：電腦和人操作（在上步的基礎上加一個鍵盤控制的貪吃蛇即可）

實現環境：

Pycharm + Python3.6 + Curses + Win10

具體過程：

一：配置環境：

Curses: 參考鏈接 (Cp后面代表本的Python環境，別下錯了)

( Stackoverflow 真的是個非常好的地方)

二：

1.靈感來源+參考鏈接：

http://www.hawstein.com/posts/snake-ai.html （Chrome有時候打不開，Firefox可以打開）

2.算法思路：

A*算法： https://www.cnblogs.com/21207-iHome/p/6048969.html （本人之前接觸過，當時講課老師說是自動尋路算法，我感覺和BFS+DFS一樣，結果沒想到居然是A*算法）

BFS+DFS(略)

第一步是能制作一個 基本的貪吃蛇 ，熟悉Curses的相關環境(最好別對蛇和食物使用特殊字符，在windows環境下會導致像素延遲，非常丑)

?

#curses官方手冊：https://docs.python.org/3.5/library/curses.html#module-curses
#curses參考手冊：https://blog.csdn.net/chenxiaohua/article/details/2099304

具體思路：

熟悉Curses中相關指令后基本就沒什么了， 保證按的下一個鍵不導致蛇死亡，保證蛇吃食物后食物不在蛇身上，保證蛇碰到自己和邊框就死亡,如果按其他鍵，會導致頭被插入2次，從而讓蛇死亡。(具體見代碼分析)

 1 #!/usr/bin/env python
 2 # -*- coding: utf-8 -*-
 3 # @Time : 2018/11/5 17:08
 4 # @Author : Empirefree
 5 # @File : 貪吃蛇-01.py
 6 # @Software: PyCharm Community Edition
 7
 8 #curses官方手冊：https://docs.python.org/3.5/library/curses.html#module-curses
 9 #curses參考手冊：https://blog.csdn.net/chenxiaohua/article/details/2099304
 10
 11 # 基本思路：while循環,讓蛇一直右走（直到按鍵,如果按了其他鍵就會導致蛇頭被重復插入1次到snake中，
 12 # 繼而第二次循環就會退出）,蛇是每次自動增長，但是每次沒吃到食物就會pop尾部(snake放在dict中，類似鏈表),按鍵檢查就是只能按方向鍵
 13 # 按方向鍵也存在判別是否出錯（按了up后又按down）,然后對于死亡情況就是碰到周圍和自己
 14
 15 # 1.蛇的移動和吃食物后的變化
 16 # 2.按鍵:按其他鍵和方向鍵
 17 # 3.死亡判斷
 18
 19 import curses
 20 import random
 21
 22 # 開啟curses
 23 def Init_Curse():
 24 global s
 25 s = curses.initscr()
 26 curses.curs_set(0) #能見度光標,寫錯了哇
 27 curses.noecho()
 28 curses.cbreak() #立即得到響應
 29 s.keypad(True) #特殊處理鍵位，返回KEY_LEFT
 30
 31 #關閉并回到終端
 32 def Exit_Curse():
 33 curses.echo()
 34 curses.nocbreak()
 35 s.keypad(False)
 36 curses.endwin()
 37
 38 def Start_Game():
 39 # 窗口化操作
 40 y, x = s.getmaxyx() # curses中是y,x
 41 w = curses.newwin(y, x, 0, 0)
 42 w.keypad(1)
 43 w.timeout(100)
 44
 45 # 初始化蛇的位置,并用dict存儲
 46 snake_x = int(x / 4)
 47 snake_y = int(y / 2)
 48 snake = [[snake_y, snake_x], [snake_y, snake_x - 1], [snake_y, snake_x - 2]]
 49
 50 # 初始化食物
 51 food_pos = [int(y / 2), int(x / 2)]
 52 w.addch(food_pos[0], food_pos[1], '@') # 用@顯示食物字元
 53
 54 key = curses.KEY_RIGHT # 得到右方向鍵
 55
 56 # 開始,為什么我感覺True比1看的爽一些
 57 while True:
 58 next_key = w.getch() # 等待輸入，傳回整數
 59 print(next_key, 'QAQ')
 60 # 防止Error
 61 if next_key != -1:
 62 if key == curses.KEY_RIGHT and next_key != curses.KEY_LEFT
 63 or key == curses.KEY_LEFT and next_key != curses.KEY_RIGHT
 64 or key == curses.KEY_DOWN and next_key != curses.KEY_UP
 65 or key == curses.KEY_UP and next_key != curses.KEY_DOWN:
 66 key = next_key
 67
 68 # 蛇死亡, 當蛇頭碰到蛇身或墻壁
 69 if snake[0][0] in [0, y] or snake[0][1] in [0, x] or snake[0] in snake[1:]:
 70 # print(snake[0], snake[1]) 按下其他鍵就會導致,new_head被插入2次，從而退出
 71 curses.endwin()
 72 print('!!!游戲結束!!!')
 73 quit()
 74
 75 #按鍵移動
 76 tempy = snake[0][0]
 77 tempx = snake[0][1]
 78 new_head = [tempy, tempx]
 79 if key == curses.KEY_RIGHT:
 80 new_head[1] += 1
 81 elif key == curses.KEY_LEFT:
 82 new_head[1] -= 1
 83 elif key == curses.KEY_UP:
 84 new_head[0] -= 1
 85 elif key == curses.KEY_DOWN:
 86 new_head[0] += 1
 87 snake.insert(0, new_head) #保留蛇頭，根據按鍵更新蛇頭
 88
 89 #食物位置
 90 if snake[0] == food_pos:
 91 food_pos = None
 92 while food_pos is None:
 93 new_food = [random.randint(1, y - 1), random.randint(1, x - 1)]
 94 if new_food not in snake:
 95 food_pos = new_food
 96 w.addch(food_pos[0], food_pos[1], '@') #再次添加食物，保證食物不在蛇上
 97 else:
 98 tail = snake.pop() #dict直接pop尾部
 99 w.addch(tail[0], tail[1], ' ')
100
101 w.addch(snake[0][0], snake[0][1], 'Q')
102
103 if __name__ == '__main__':
104 Init_Curse()
105 Start_Game()
106
107 print('QAQ')
108 Exit_Curse()
基本貪吃蛇

3.代碼剖析：

[紅色為代碼所需函數]

（蛇每走一步，就更新snake距離food的board距離，涉及 board_rest (更新每個非snake元素距離food的距離)和 board_refresh （本文這里采用BFS算法）），尋找到best_move，然后讓蛇移動即可

如果吃的到食物( find_safe_way )：----> 放出虛擬蛇( virtual_shortest_move )（防止蛇吃完食物就被自己咬死）

如果虛擬蛇吃完食物還可以找到 蛇尾（出的去）( is_tail_inside )

直接吃食物( choose_shortest_safe_move )

反之，出不去：

就跟著尾巴走( follow_tail )就好比一直上下繞，就絕對不會死，但是蛇就完全沒有靈性

如果吃不到食物

跟著尾巴(走最遠的路(

choose_longest_safe_move

))，四個方向走（如果是A*算法需要將8個方向改成4個方向）

如果上述方法都不行，就涉及到a ny_possible_move ，挑選距離最小的走(這里就會涉及到將自己吃死,有待改進)

（通過以上方法，就可以制造一個基本AI貪吃蛇了，當然，還有很多細節方面東西需要考慮）

報錯：

win = curses.newwin(HEIGHT, WIDTH, 0, 0)

_curses.error: curses function returned NULL

原因：Pycharm下面（或者cmd、exe太小，需要拉大點）

	 1 #!/usr/bin/env python
 2 # -*- coding: utf-8 -*-
 3 # @Time : 2018/11/16 14:26
 4 # @Author : Empirefree
 5 # @File : 貪吃蛇-03.py
 6 # @Software: PyCharm Community Edition
 7
 8 import curses
 9 from curses import KEY_RIGHT, KEY_LEFT, KEY_UP, KEY_DOWN
 10 from random import randint
 11
 12 # 必須要弄成全局哇，不然需要用到的數據太多了
 13 # 1.初始化界面
 14 # 2.更新地圖，判斷是否可以吃到食物
 15 # 3.如果可以吃到，放出虛擬蛇(這里又設計到地圖更新(board_reset)，記錄距離(board_refresh)操作)
 16 # 3.1虛擬蛇若吃食物距離蛇尾有路徑（直接吃），否則，追蛇尾
 17 # 3.2若吃不到，則追蛇尾
 18 # 4.更新best_move，改變距離
 19 ###########################################################################################
 20 #作者：
 21 print('**************************************************************************')
 22 print('*****************！！！歡迎使用AI貪吃蛇 ！！！*************************')
 23 print('*****************作者：胡宇喬 *********************')
 24 print('*****************工具: Pycharm *********************')
 25 print('*****************時間: 2018/11/16 14:26 ********************')
 26 print('***************** (按Esc結束貪吃蛇游戲) **********************')
 27 print('**************************************************************************')
 28 # 場地
 29 HEIGHT, WIDTH = map(int, input('請輸入長度長寬[20 40]：').split())
 30 FIELD_SIZE = HEIGHT * WIDTH
 31
 32 #蛇和食物
 33 HEAD = 0
 34 FOOD = 0
 35 UNDEFINED = (HEIGHT + 1) * (WIDTH + 1)
 36 SNAKE = 2 * UNDEFINED
 37
 38 # 四個方向的移動
 39 LEFT = -1
 40 RIGHT = 1
 41 UP = -WIDTH
 42 DOWN = WIDTH
 43
 44 # 錯誤碼
 45 ERR = -1111
 46
 47 # 用一維數組來表示二維的東西
 48 # board表示蛇運動的矩形場地
 49 # 初始化蛇頭在(1,1)的地方，第0行，HEIGHT行，第0列，WIDTH列為圍墻，不可用
 50 # 初始蛇長度為1
 51 board = [0] * FIELD_SIZE
 52 snake = [0] * (FIELD_SIZE + 1)
 53 snake[HEAD] = 1 * WIDTH + 1
 54 snake_size = 1
 55 # tmpsnake即虛擬蛇
 56 tmpboard = [0] * FIELD_SIZE
 57 tmpsnake = [0] * (FIELD_SIZE + 1)
 58 tmpsnake[HEAD] = 1 * WIDTH + 1
 59 tmpsnake_size = 1
 60
 61 # food:食物位置(0~FIELD_SIZE-1),初始在(3, 3)
 62 # best_move: 運動方向
 63 food = 3 * WIDTH + 3
 64 best_move = ERR
 65
 66 # 運動方向數組
 67 mov = [LEFT, RIGHT, UP, DOWN]
 68 # 接收到的鍵 和 分數
 69 key = KEY_RIGHT
 70 score = 1 # 分數也表示蛇長
 71
 72 #cueses初始化
 73 curses.initscr()
 74 win = curses.newwin(HEIGHT, WIDTH, 0, 0)
 75 win.keypad(1)
 76 curses.noecho()
 77 curses.curs_set(0)
 78 win.border(0)
 79 win.nodelay(1)
 80 win.addch(food // WIDTH, food % WIDTH, '@')
 81
 82 ###########################################################################################
 83 #判斷是否為空（可走）
 84 def is_cell_free(idx, psize, psnake):
 85 return not (idx in psnake[:psize])
 86
 87
 88 # 檢查某個位置idx是否可向move方向運動
 89 def is_move_possible(idx, move):
 90 flag = False
 91 if move == LEFT:
 92 flag = True if idx % WIDTH > 1 else False
 93 elif move == RIGHT:
 94 flag = True if idx % WIDTH < (WIDTH - 2) else False
 95 elif move == UP:
 96 flag = True if idx > (2 * WIDTH - 1) else False # 即idx/WIDTH > 1
 97 elif move == DOWN:
 98 flag = True if idx < (FIELD_SIZE - 2 * WIDTH) else False # 即idx/WIDTH < HEIGHT-2
 99 return flag
100
101
102 # 計算出board中每個非SNAKE元素到達食物的路徑長度,并判斷是否可以找到食物
103 def board_reset(psnake, psize, pboard):
104 for i in range(FIELD_SIZE):
105 if i == food:
106 pboard[i] = FOOD
107 elif is_cell_free(i, psize, psnake): # 該位置為空
108 pboard[i] = UNDEFINED
109 else: # 該位置為蛇身
110 pboard[i] = SNAKE
111
112
113 # 廣度優先搜索遍歷整個board，
114 # 計算出board中每個非SNAKE元素到達食物的路徑長度
115 def board_refresh(pfood, psnake, pboard):
116 queue = []
117 queue.append(pfood)
118 inqueue = [0] * FIELD_SIZE
119 found = False
120 # while循環結束后，除了蛇的身體，
121 # 其它每個方格中的數字代碼從它到食物的路徑長度
122 while len(queue) != 0:
123 idx = queue.pop(0)
124 if inqueue[idx] == 1: continue
125 inqueue[idx] = 1
126 for i in range(4):
127 if is_move_possible(idx, mov[i]):
128 if idx + mov[i] == psnake[HEAD]:
129 found = True
130 if pboard[idx + mov[i]] < SNAKE: # 如果該點不是蛇的身體
131
132 if pboard[idx + mov[i]] > pboard[idx] + 1:
133 pboard[idx + mov[i]] = pboard[idx] + 1
134 if inqueue[idx + mov[i]] == 0:
135 queue.append(idx + mov[i])
136
137 return found
138
139
140 #蛇頭開始，根據蛇的4個領域選擇最遠路徑(安全一點)
141 def choose_shortest_safe_move(psnake, pboard):
142 best_move = ERR
143 min = SNAKE
144 for i in range(4):
145 if is_move_possible(psnake[HEAD], mov[i]) and pboard[psnake[HEAD] + mov[i]] < min:
146 min = pboard[psnake[HEAD] + mov[i]]
147 best_move = mov[i]
148 return best_move
149
150
151 # 從蛇頭開始，根據board中元素值，
152 # 從蛇頭周圍4個領域點中選擇最遠路徑
153 def choose_longest_safe_move(psnake, pboard):
154 best_move = ERR
155 max = -1
156 for i in range(4):
157 if is_move_possible(psnake[HEAD], mov[i]) and pboard[psnake[HEAD] + mov[i]] < UNDEFINED and pboard[psnake[HEAD] + mov[i]] > max:
158 max = pboard[psnake[HEAD] + mov[i]]
159 best_move = mov[i]
160 return best_move
161
162
163 # 檢查是否可以追著蛇尾運動，即蛇頭和蛇尾間是有路徑的
164 # 為的是避免蛇頭陷入死路
165 # 虛擬操作，在tmpboard,tmpsnake中進行
166 def is_tail_inside():
167 global tmpboard, tmpsnake, food, tmpsnake_size
168 tmpboard[tmpsnake[tmpsnake_size - 1]] = 0 # 虛擬地將蛇尾變為食物(因為是虛擬的，所以在tmpsnake,tmpboard中進行)
169 tmpboard[food] = SNAKE # 放置食物的地方，看成蛇身
170 result = board_refresh(tmpsnake[tmpsnake_size - 1], tmpsnake, tmpboard) # 求得每個位置到蛇尾的路徑長度
171 for i in range(4): # 如果蛇頭和蛇尾緊挨著，則返回False。即不能follow_tail，追著蛇尾運動了
172 if is_move_possible(tmpsnake[HEAD], mov[i]) and tmpsnake[HEAD] + mov[i] == tmpsnake[
173 tmpsnake_size - 1] and tmpsnake_size > 3:
174 result = False
175 return result
176
177
178 # 讓蛇頭朝著蛇尾運行一步
179 # 不管蛇身阻擋，朝蛇尾方向運行
180 def follow_tail():
181 global tmpboard, tmpsnake, food, tmpsnake_size
182 tmpsnake_size = snake_size
183 tmpsnake = snake[:]
184 board_reset(tmpsnake, tmpsnake_size, tmpboard) # 重置虛擬board
185 tmpboard[tmpsnake[tmpsnake_size - 1]] = FOOD # 讓蛇尾成為食物
186 tmpboard[food] = SNAKE # 讓食物的地方變成蛇身
187 board_refresh(tmpsnake[tmpsnake_size - 1], tmpsnake, tmpboard) # 求得各個位置到達蛇尾的路徑長度
188 tmpboard[tmpsnake[tmpsnake_size - 1]] = SNAKE # 還原蛇尾
189
190 return choose_longest_safe_move(tmpsnake, tmpboard) # 返回運行方向(讓蛇頭運動1步)
191
192
193 # 在各種方案都不行時，隨便找一個可行的方向來走(1步),
194 def any_possible_move():
195 global food, snake, snake_size, board
196 best_move = ERR
197 board_reset(snake, snake_size, board)
198 board_refresh(food, snake, board)
199 min = SNAKE
200
201 for i in range(4):
202 if is_move_possible(snake[HEAD], mov[i]) and board[snake[HEAD] + mov[i]] < min:
203 min = board[snake[HEAD] + mov[i]]
204 best_move = mov[i]
205 return best_move
206
207 #虛擬蛇蛇移動
208 def shift_array(arr, size):
209 for i in range(size, 0, -1):
210 arr[i] = arr[i - 1]
211
212 #產生新食物
213 def new_food():
214 global food, snake_size
215 cell_free = False
216 while not cell_free:
217 w = randint(1, WIDTH - 2)
218 h = randint(1, HEIGHT - 2)
219 food = h * WIDTH + w
220 cell_free = is_cell_free(food, snake_size, snake)
221 win.addch(food // WIDTH, food % WIDTH, '@')
222
223
224 # 真正的蛇在這個函數中，朝pbest_move走1步
225 def make_move(pbest_move):
226 global key, snake, board, snake_size, score
227 shift_array(snake, snake_size)
228 snake[HEAD] += pbest_move
229
230 # 按esc退出，getch同時保證繪圖的流暢性，沒有它只會看到最終結果
231 win.timeout(10)
232 event = win.getch()
233 key = key if event == -1 else event
234 if key == 27: return
235
236 p = snake[HEAD]
237 win.addch(p // WIDTH, p % WIDTH, '*')
238
239 # 如果新加入的蛇頭就是食物的位置
240 # 蛇長加1，產生新的食物，重置board(因為原來那些路徑長度已經用不上了)
241 if snake[HEAD] == food:
242 board[snake[HEAD]] = SNAKE # 新的蛇頭
243 snake_size += 1
244 score += 1
245 if snake_size < FIELD_SIZE: new_food()
246 else: # 如果新加入的蛇頭不是食物的位置
247 board[snake[HEAD]] = SNAKE # 新的蛇頭
248 board[snake[snake_size]] = UNDEFINED # 蛇尾變為空格
249 win.addch(snake[snake_size] // WIDTH, snake[snake_size] % WIDTH, ' ')
250
251
252 #虛擬蛇最短移動
253 def virtual_shortest_move():
254 global snake, board, snake_size, tmpsnake, tmpboard, tmpsnake_size, food
255 tmpsnake_size = snake_size
256 tmpsnake = snake[:] # 如果直接tmpsnake=snake，則兩者指向同一處
257 tmpboard = board[:] # board中已經是各位置到達食物的路徑長度了，不用再計算
258 board_reset(tmpsnake, tmpsnake_size, tmpboard)
259
260 food_eated = False
261 while not food_eated:
262 board_refresh(food, tmpsnake, tmpboard)
263 move = choose_shortest_safe_move(tmpsnake, tmpboard)
264 shift_array(tmpsnake, tmpsnake_size)
265 tmpsnake[HEAD] += move # 在蛇頭前加入一個新的位置
266 # 如果新加入的蛇頭的位置正好是食物的位置
267 # 則長度加1，重置board，食物那個位置變為蛇的一部分(SNAKE)
268 if tmpsnake[HEAD] == food:
269 tmpsnake_size += 1
270 board_reset(tmpsnake, tmpsnake_size, tmpboard) # 虛擬運行后，蛇在board的位置
271 tmpboard[food] = SNAKE
272 food_eated = True
273 else: # 如果蛇頭不是食物的位置，則新加入的位置為蛇頭，最后一個變為空格
274 tmpboard[tmpsnake[HEAD]] = SNAKE
275 tmpboard[tmpsnake[tmpsnake_size]] = UNDEFINED
276
277
278 # 如果蛇與食物間有路徑，則調用本函數
279 def find_safe_way():
280 global snake, board
281 safe_move = ERR
282 # 虛擬地運行一次，因為已經確保蛇與食物間有路徑，所以執行有效
283 # 運行后得到虛擬下蛇在board中的位置，即tmpboard，見label101010
284 virtual_shortest_move() # 該函數唯一調用處
285 if is_tail_inside(): # 如果虛擬運行后，蛇頭蛇尾間有通路，則選最短路運行(1步)
286 return choose_shortest_safe_move(snake, board)
287 safe_move = follow_tail() # 否則虛擬地follow_tail 1步，如果可以做到，返回true
288 return safe_move
289
290 if __name__ == '__main__':
291
292 while key != 27:
293 win.border(0)
294 win.addstr(0, 2, '分數:' + str(score) + ' ')
295 win.timeout(10)
296 # 接收鍵盤輸入，同時也使顯示流暢
297 event = win.getch()
298 key = key if event == -1 else event
299 # 重置矩陣
300 board_reset(snake, snake_size, board)
301
302 # 如果蛇可以吃到食物，board_refresh返回true
303 # 并且board中除了蛇身(=SNAKE)，其它的元素值表示從該點運動到食物的最短路徑長
304 if board_refresh(food, snake, board):
305 best_move = find_safe_way() # find_safe_way的唯一調用處
306 else:
307 best_move = follow_tail()
308
309 if best_move == ERR:
310 best_move = any_possible_move()
311 # 上面一次思考，只得出一個方向，運行一步
312 if best_move != ERR:
313 make_move(best_move)
314 else:
315 break
316
317 curses.endwin()
318 print("
 得分：" + str(score))
貪吃蛇-02

在以上基礎上，還需要引入第一步制造的基本貪吃蛇

?

細節：1.鍵盤蛇加入后如何與蛇搶分(只需要return即可，但是 new_food()里面是需要更改的)

	 1 # 產生新食物
 2 def new_food():
 3 global food, snake_size, myfood
 4 cell_free = False
 5 while not cell_free:
 6 food1 = [random.randint(1, HEIGHT - 2), random.randint(1, WIDTH - 2)]
 7 w = randint(1, WIDTH - 2)
 8 h = randint(1, HEIGHT - 2)
 9 myfood = [h, w]
10 food = h * WIDTH + w
11 if (is_cell_free(food, snake_size, snake) and [w, h] not in snake1):
12 cell_free = True
13 win.addch(food // WIDTH, food % WIDTH, '@')

2.一直沒說，由于蛇加入后很多變量都需要global，導致變量看起來非常麻煩（讀者要有心理準備）

3.curses里面的win.timeout()是控制蛇的速度

好像就沒什么了，想起來了再更。我沒加入2條蛇不能彼此碰撞（讀者也可以弄成2個地圖，然后看AI蛇和你自己的蛇如何操作跑，我是放在了一個地圖里面）

當然還有很多很多細節，不過主要思路寫下來了。其余就靠分析代碼自行研究了。Python制作AI貪吃蛇

果說，2021年了你還不了解微前端，請自覺搬好板凳前排聽講，小編特地邀請了我們LigaAI團隊的前端負責人先軍老師，帶你輕松玩轉微前端。

什么是微前端？

Techniques, strategies and recipes for building a modern web app with multiple teams that can ship features independently. – Micro Frontends

微前端是一種多個團隊通過獨立發布功能的方式，來共同構建現代化 web 應用的技術手段及方法策略。

不同于單純的前端框架/工具，微前端是一套架構體系，這個概念最早在2016年底由 ThoughtWorks 提出。 微前端是一種類似于微服務的架構，它將微服務的理念應用于瀏覽器端，將 Web 應用從整個的「單體應用」轉變為多個小型前端應用的「聚合體」。各個前端應用「原子化」，可以獨立運行、開發、部署，從而滿足業務的快速變化，以及分布式、多團隊并行開發的需求。

核心價值（為什么要使用微前端？）

• 不限技術棧

主應用不限制接入的子應用的技術棧，子應用擁有完全自主權。所接入的子應用之間也相互獨立，沒有任何直接或間接的技術棧、依賴、以及實現上的耦合。

• 可獨立開發、部署

微應用倉庫獨立，前后端均可獨立開發，部署完成后主框架自動完成同步更新。獨立部署的能力在微前端體系中至關重要，能夠縮小單次開發的變更范圍，進而降低相關風險。 各個微前端都應該有自己的持續交付管道，這些管道可以將微前端構建、測試并部署到生產環境中。

• 增量升級

在面對各種復雜場景時，我們通常很難對一個已經存在的系統做全量的技術棧升級或重構。 因此，微前端是一種非常好的實施漸進式重構的手段和策略，它可以逐漸升級我們的架構、依賴關系和用戶體驗。當主框架發生重大變化時，微前端的每個模塊可以獨立按需升級，不需要整體下線或一次性升級所有內容。如果我們想要嘗試新的技術或互動模式，也能在隔離度更好的環境下做試驗。

• 簡單、解耦、易維護

微前端架構下的代碼庫傾向于更小/簡單、更容易開發，避免無關組件之間不必要的耦合，讓代碼更簡潔。通過界定清晰的應用邊界來降低意外耦合的可能性，更好地避免這類無意間造成的耦合問題。

在什么場景下使用？

微前端架構旨在解決單體應用在一個相對長的時間跨度下，由于參與人員、團隊的增多、變遷，從一個普通應用演變成一個巨石應用 (Frontend Monolith) 后應用不可維護的問題。這類問題在企業級 Web 應用中尤為常見。

• 兼容遺留系統

現今技術不斷更迭，團隊想要保技術棧不落后，就需要在兼容原有系統的前提下，使用新框架去開發新功能。而遺留系統的功能早已完善，且運行穩定，團隊沒有必要也沒有精力去將遺留系統重構一遍。此時團隊如果需要使用新框架、新技術去開發新的應用，使用微前端是很好的解決方案。

• 應用聚合

大型的互聯網公司，或商業Saas平臺，都會為用戶/客戶提供很多應用和服務。如何為用戶呈現具有統一用戶體驗和一站式的應用聚合成為必須解決的問題。前端聚合已成為一個技術趨勢，目前比較理想的解決方案就是微前端。

• 不同團隊間開發同一個應用，所用技術棧不同

團隊需要把第三方的SaaS應用進行集成或者把第三方私服應用進行集成（比如在公司內部部署的 gitlab等），以及在已有多個應用的情況下，需要將它們聚合為一個單應用。

圖源：https://micro-frontends.org/

什么是qiankun？

qiankun 是一個基于 single-spa 的微前端實現庫，旨在幫助大家能更簡單、無痛地構建一個生產可用微前端架構系統。

qiankun 孵化自螞蟻金融科技基于微前端架構的云產品統一接入平臺。在經過一批線上應用的充分檢驗及打磨后，該團隊將其微前端內核抽取出來并開源，希望能同時幫助有類似需求的產品更方便地構建自己的微前端系統，同時也希望通過社區的幫助將 qiankun 打磨得更加成熟完善。

目前 qiankun 已在螞蟻內部服務了超過 200+ 線上應用，在易用性及完備性上，絕對是值得信賴的。

qiankun特性：

基于 single-spa 封裝，提供了更加開箱即用的 API。

不限技術棧，任意技術棧的應用均可 使用/接入，不論是 React/Vue/Angular/JQuery 還是其他等框架。

HTML Entry 接入方式，讓你接入微應用像使用 iframe 一樣簡單。

樣式隔離，確保微應用之間樣式互相不干擾。

JS 沙箱，確保微應用之間 全局變量/事件 不沖突。

資源預加載，在瀏覽器空閑時間預加載未打開的微應用資源，加速微應用打開速度。

umi 插件，提供了 @umijs/plugin-qiankun 供 umi 應用一鍵切換成微前端架構系統。

遇到的問題及解決建議

子應用靜態資源404

1. 所有圖片等靜態資源上傳至 cdn，css 中直接引用 cdn 地址（推薦）

2. 將字體文件和圖片打包成 base64（適用于字體文件和圖片體積小的項目）(但總是有一些不符合要求的資源，請使用第三種)

// webpack config loader, 添加以下rule到rules中
{
  test: /\.(png|jpe?g|gif|webp|woff2?|eot|ttf|otf)$/i,
  use: [{
    loader: 'url-loader',
    options: {},
  }]
}
// chainWebpack
config.module.rule('fonts').use('url-loader').loader('url-loader').options({}).end();
config.module.rule('images').use('url-loader').loader('url-loader').options({}).end();

3.在打包時給其注入完整路徑（適用于字體文件和圖片體積比較大的項目）

const elementFromPoint = document.elementFromPoint;
document.elementFromPoint = function (x, y) {
  const result = Reflect.apply(elementFromPoint, this, [x, y]);
  // 如果坐標元素為shadow則用該shadow再次獲取
  if (result && result.shadowRoot) {
    return result.shadowRoot.elementFromPoint(x, y);
  }
  return result;
};

css樣式隔離

默認情況下，qiankun會自動開啟沙箱模式，但這個模式無法隔離主應用與子應用，也無法適應同時加載多子應用的場景。 qiankun還給出了shadow dom的方案，需要配置sandbox: { strictStyleIsolation: true } 需要注意： 基于 ShadowDOM 的嚴格樣式隔離并不是一個可以無腦使用的方案，大部分情況下都需要接入應用做一些適配后才能正常在 ShadowDOM 中運行起來。比如 react 場景下需要解決這些問題 ，使用者需要清楚開啟了 strictStyleIsolation 意味著什么。下面會列出我解決ShadowDom的一些案例。

fix shadow dom

• getComputedStyle

當獲取shadow dom的計算樣式的時候傳入的element是DocumentFragment，會報錯。

const getComputedStyle = window.getComputedStyle;
window.getComputedStyle = (el, ...args) => {
  // 如果為shadow dom則直接返回
  if (el instanceof DocumentFragment) {
    return {};
  }
  return Reflect.apply(getComputedStyle, window, [el, ...args]);
};

• elementFromPoint

根據坐標（x, y）當獲取一個子應用的元素的時候，會返回shadow root，并不會返回真正的元素。

const elementFromPoint = document.elementFromPoint;
document.elementFromPoint = function (x, y) {
  const result = Reflect.apply(elementFromPoint, this, [x, y]);
  // 如果坐標元素為shadow則用該shadow再次獲取
  if (result && result.shadowRoot) {
    return result.shadowRoot.elementFromPoint(x, y);
  }
  return result;
};

• document 事件 target 為 shadow

當我們在document添加click、mousedown、mouseup等事件的時候，回調函數中的event.target不是真正的目標元素，而是shadow root元素。

// fix: 點擊事件target為shadow元素的問題
const {addEventListener: oldAddEventListener, removeEventListener: oldRemoveEventListener} = document;
const fixEvents = ['click', 'mousedown', 'mouseup'];
const overrideEventFnMap = {};
const setOverrideEvent = (eventName, fn, overrideFn) => {
  if (fn === overrideFn) {
    return;
  }
  if (!overrideEventFnMap[eventName]) {
    overrideEventFnMap[eventName] = new Map();
  }
  overrideEventFnMap[eventName].set(fn, overrideFn);
};
const resetOverrideEvent = (eventName, fn) => {
  const eventFn = overrideEventFnMap[eventName]?.get(fn);
  if (eventFn) {
    overrideEventFnMap[eventName].delete(fn);
  }
  return eventFn || fn;
};
document.addEventListener = (event, fn, options) => {
  const callback = (e) => {
    // 當前事件對象為qiankun盒子，并且當前對象有shadowRoot元素，則fix事件對象為真實元素
    if (e.target.id?.startsWith('__qiankun_microapp_wrapper') && e.target?.shadowRoot) {
      fn({...e, target: e.path[0]});
      return;
    }
    fn(e);
  };
  const eventFn = fixEvents.includes(event) ? callback : fn;
  setOverrideEvent(event, fn, eventFn);
  Reflect.apply(oldAddEventListener, document, [event, eventFn, options]);
};
document.removeEventListener = (event, fn, options) => {
  const eventFn = resetOverrideEvent(event, fn);
  Reflect.apply(oldRemoveEventListener, document, [event, eventFn, options]);
};

js 沙箱

主要是隔離掛載在window上的變量，而qiankun內部已經幫你處理好了。在子應用運行時訪問的window其實是一個Proxy代理對象。 所有子應用的全局變量變更都是在閉包中產生的，不會真正回寫到 window 上，這樣就能避免多實例之間的污染了。

圖源：前端優選

復用公共依賴

比如：企業中的util、core、request、ui等公共依賴，在微前端中，我們不需要每個子應用都加載一次，這樣既浪費資源并且還會導致本來單例的對象，變成了多例。 在webpack中配置externals。把需要復用的排除打包，然后在index.html中加載排除的lib外鏈（子應用需要在script或者style標簽加上ignore屬性，有了這個屬性，qiankun 便不會再去加載這個 js/css，而子項目獨立運行，這些 js/css 仍能被加載）

<link ignore rel="stylesheet" href="//element-ui.css">
<script ignore src="//element-ui.js"></script>

externals: {
  'element-ui': {
    commonjs: 'element-ui',
    commonjs2: 'element-ui',
    amd: 'element-ui',
    root: 'ElementUI' // 外鏈cdn加載掛載到window上的變量名
  }
}

父子共享（以國際化為例）

應用注冊時或加載時，將依賴傳遞給子項目

// 注冊
registerMicroApps([
  {
    name: 'micro-1', 
    entry: 'http://localhost:9001/micro-1', 
    container: '#micro-1', 
    activeRule: '/micro-1', 
    props: { i18n: this.$i18n }
  },
]);
// 手動加載
loadMicroApp({
  name,
  entry,
  container: `#${this.boxId}`,
  props: {
    i18n: this.$i18n
  }
});

子應用啟動時獲取props參數初始化

let { i18n } = props;
if (!i18n) {
  // 當獨立運行時或主應用未共享時，動態加載本地國際化
  const module = await import('@/common-module/lang');
  i18n = module.default;
}
new Vue({
  i18n,
  router,
  render
});

主應用在注冊子應用或者手動加載子應用時把共享的變量通過props傳遞給子應用，子應用在bootstrap或者mount鉤子函數中獲取，如果沒有從props中獲取到該變量，子應用則動態加載本地變量。

keep-alive（Vue）

其實并不建議做keepAlive，但是我還是做了，我能說什么…

網上有其他方案，我沒有采納，我在這里說下我的方案吧（綜合了網上的方案），使用loadMicroApp手動加載和卸載子應用。這里有幾個難點：

// microApp.js (可以走CI/CD運維配置，也可以通過接口從服務器獲取)
const apps = [{
  name: 'micro-1',
  activeRule: '/micro-1'
}, {
  name: 'micro-2',
  activeRule: '/micro-2',
  prefetch: true
}, {
  name: 'micro-3',
  activeRule: '/micro-3',
  prefetch: false, // 預加載資源
  preload: false, // 預渲染
  keepalive: true // 緩存子應用
}];

export default apps.map(app => ({ ...app, entry: getEntryUrl(app.name) }));

<template>
  <div
    v-show="isActive"
    :id="boxId"
    :class="b()"
  />
</template>

<script>
import { loadMicroApp } from 'qiankun';

export default {
  name: 'MicroApp',
  props: {
    app: {
      type: Object,
      required: true
    }
  },
  inject: ['appLayout'],
  computed: {
    boxId() {
      return `micro-app_${this.app.name}`;
    },
    activeRule() {
      return this.app.activeRule;
    },
    currentPath() {
      return this.$route.fullPath;
    },
    // 判斷當前子應用是否為激活狀態
    isActive() {
      const {activeRule, currentPath} = this;
      const rules = Array.isArray(activeRule) ? [ ...activeRule ] : [activeRule];
      return rules.some(rule => {
        if (typeof rule === 'function') {
          return rule(currentPath);
        }
        return currentPath.startsWith(`${rule}`);
      });
    },
    isKeepalive() {
      return this.app.keepalive;
    }
  },
  watch: {
    isActive: {
      handler() {
        this.onActiveChange();
      }
    }
  },
  created () {
    // 需要等spa start后再加載應用，才會有shadow節點
    this.$once('started', () => {
      this.init();
    });
    // 把當前實例加入到layout中
    this.appLayout.apps.set(this.app.name, this);
  },
  methods: {
    init() {
      // 預掛載
      if (this.app.preload) {
        this.load();
      }
      // 如果路由直接進入當前應用則會在這里掛載
      this.onActiveChange();
    },
    /**
     * 加載微應用
     * @returns {Promise<void>}
     */
    async load() {
      if (!this.appInstance) {
        const { name, entry, preload } = this.app;
        this.appInstance = loadMicroApp({
          name,
          entry,
          container: `#${this.boxId}`,
          props: {
            ...,
            appName: name,
            preload,
            active: this.isActive
          }
        });
        await this.appInstance.mountPromise;
      }
    },
    /**
     * 狀態變更
     * @returns {Promise<void>}
     */
    async onActiveChange() {
      // 觸發全局事件
      this.eventBus.$emit(`${this.isActive ? 'activated' : 'deactivated'}:${this.app.name}`);
      // 如果當前為激活則加載
      if (this.isActive) {
        await this.load();
      }
      // 如果當前為失效并且當前應用已加載并且配置為不緩存則卸載當前應用
      if (!this.isActive && this.appInstance && !this.isKeepalive) {
        await this.appInstance.unmount();
        this.appInstance = null;
      }
      // 通知布局當前狀態變更
      this.$emit('active', this.isActive);
    }
  }
};
</script>

// App.vue (layout)
<template>
  <template v-if="!isMicroApp">
    <keep-alive>
      <router-view v-if="keepAlive" />
    </keep-alive>
    <router-view v-if="!keepAlive" />
  </template>
  <micro-app
    v-for="app of microApps"
    :key="app.name"
    :app="app"
    @active="onMicroActive"
  />
</template>
<script>
  computed: {
    isMicroApp() {
      return !!this.currentMicroApp;
    }
  },
  mounted () {
    // 啟動qiankun主應用，開啟多例與嚴格樣式隔離沙箱（shadow dom）
    start({ singular: false, sandbox: { strictStyleIsolation: true } });
    // 過濾出需要預加載的子應用進行資源預加載
    const prefetchAppList = this.microApps.filter(item => item.prefetch);
    if (prefetchAppList.length) {
      // 延遲執行，放置影響當前訪問的應用資源加載
      (window.requestIdleCallback || setTimeout)(() => prefetchApps(prefetchAppList));
    }
    // 觸發微應用的初始化事件，代表spa已經started了
    this.appValues.forEach(app => app.$emit('started'));
  },
  methods: {
    onMicroActive() {
      this.currentMicroApp = this.appValues.find(item => item.isActive);
    }
  }
</script>

1. 路由的響應，如果我們不卸載keepAlive的子應用，則子應用依然會響應路由的變化，從而導致子應用的當前路由已經不是離開時的路由了。

/**
 * 讓vue-router支持keepalive，當主路由變更時如果當前子應用沒有該路由則不做處理
 * 因為通過瀏覽器前進后退會先觸發主路由的監聽，導致沒有及時通知到子應用deactivated，則子應用路由沒有及時停止監聽，則會處理本次主路由變更
 * @param router
 */
const supportKeepAlive = (router) => {
  const old = router.history.transitionTo;
  router.history.transitionTo = (location, cb) => {
    const matched = router.getMatchedComponents(location);
    if (!matched || !matched.length) {
      return;
    }
    Reflect.apply(old, router.history, [location, cb]);
  };
};
// 重寫監聽路由變更事件
supportKeepAlive(instance.$router);
// 如果為預掛載并且當前不為激活狀態則停止監聽路由，并設置_startLocation為空，為了在激活的時候可以響應
if (preload && !active) {
  // 如果當前子應用不是預加載（我這里做了多個子應用并存且可以預加載），并且訪問的不是當前子應用則把路由停止
  instance.$router.history.teardown();
  instance.$router.history._startLocation = '';
}

1. 頁面的activated與deactivated觸發。

// 在子應用創建的時候監聽激活與失效事件
if (eventBus) {
  eventBus.$on(`activated:${appName}`, activated);
  eventBus.$on(`deactivated:${appName}`, deactivated);
}
/**
 * 獲取當前路由的組件
 * @returns {*}
 */
const getCurrentRouteInstance = () => {
  const {matched} = instance?.$route || {};
  if (matched?.length) {
    const { instances } = matched[matched.length - 1];
    if (instances) {
      return instances.default || instances;
    }
  }
};

/**
 * 觸發當前路由組件hook
 * @param hook
 */
const fireCurrentRouterInstanceHook = (hook) => {
  const com = getCurrentRouteInstance();
  const fns = com?.$options?.[hook];
  if (fns) {
    fns.forEach(fn => Reflect.apply(fn, com, [{ micro: true }]));
  }
};

/**
 * 激活當前子應用回調
 */
const activated = () => {
  instance?.$router.history.setupListeners();
  console.log('setupListeners');
  fireCurrentRouterInstanceHook('activated');
};
/**
 * 被 keep-alive 緩存的組件停用時調用。
 */
const deactivated = () => {
  instance?.$router.history.teardown();
  console.log('teardown');
  fireCurrentRouterInstanceHook('deactivated');
};

vuex 全局狀態共享（慎用！破壞了vuex的理念, 不適用于大量的數據）

子應用使用自己的vuex，并不是真正的使用主應用的vuex。需要共享的vuex模塊主應用與子應用理論來說是引用的相同的文件，我們在這個vuex模塊標記它是否需要共享，并watch主應用與子應用的該模塊。

當子應用中的state發生了改變則更新主應用的state，相反主應用的state變更后也同樣修改子應用的state。

/**
 * 獲取命名空間狀態數據
 * @param state 狀態數據
 * @param namespace 命名空間
 * @returns {*}
 */
const getNamespaceState = (state, namespace) => namespace === 'root' ? state : get(state, namespace);

/**
 * 更新狀態數據
 * @param store 狀態存儲
 * @param namespace 命名空間
 * @param value 新的值
 * @returns {*}
 */
const updateStoreState = (store, namespace, value) => store._withCommit(() => setVo(getNamespaceState(store.state, namespace), value));

/**
 * 監聽狀態存儲
 * @param store 狀態存儲
 * @param fn 變更事件函數
 * @param namespace 命名空間
 * @returns {*}
 * @private
 */
const _watch = (store, fn, namespace) => store.watch(state => getNamespaceState(state, namespace), fn, { deep: true });

const updateSubStoreState = (stores, ns, value) => stores.filter(s => s.__shareNamespaces.has(ns)).forEach(s => updateStoreState(s, ns, value));

export default (store, mainStore) => {
  // 如果有主應用存儲則開啟共享
  if (mainStore) {
    // 多個子應用與主應用共享時判斷主應用存儲是否已經標記為已共享
    if (mainStore.__isShare !== true) {
      // 所有子應用狀態
      mainStore.__subStores = new Set();
      // 已監聽的命名空間
      mainStore.__subWatchs = new Map();
      mainStore.__isShare = true;
    }
    // 把當前子應用存儲放入主應用里面
    mainStore.__subStores.add(store);
    const shareNames = new Set();
    const { _modulesNamespaceMap: moduleMap } = store;
    // 監聽當前store，更新主應用store，并統計該子應用需要共享的所有命名空間
    Object.keys(moduleMap).forEach(key => {
      const names = key.split('/').filter(k => !!k);
      // 如果該命名空間的上級命名空間已經共享則下級不需要再共享
      const has = names.some(name => shareNames.has(name));
      if (has) {
        return;
      }
      const { _rawModule: { share } } = moduleMap[key];
      if (share === true) {
        const namespace = names.join('.');
        // 監聽當前子應用存儲的命名空間，發生變化后更新主應用與之同名的命名空間數據
        _watch(store, value => updateStoreState(mainStore, namespace, value), namespace);
        shareNames.add(namespace);
      }
    });

    // 存儲當前子應用需要共享的命名空間
    store.__shareNamespaces = shareNames;

    shareNames.forEach(ns => {
      // 從主應用同步數據
      updateStoreState(store, ns, getNamespaceState(mainStore.state, ns));
      if (mainStore.__subWatchs.has(ns)) {
        return;
      }
      // 監聽主應用的狀態，更新子應用存儲
      const w = mainStore.watch(state => getNamespaceState(state, ns), value => updateSubStoreState([...mainStore.__subStores], ns, value), { deep: true });
      console.log(`主應用store監聽模塊【${ns}】數據`);
      mainStore.__subWatchs.set(ns, w);
    });
  }
  return store;
};

看到這里，你一定也驚嘆于微前端的精妙吧！紙上得來終覺淺，期待各位的實踐行動，如果遇到任何問題，歡迎關注我們 LigaAI ，一起交流，共同進步~

本文部分內容參考：

Micro Frontends

Micro Frontends from martinfowler.com

微前端的核心價值

qiankun介紹

本文作者： Alone zhou

本文鏈接：https://blog.cn-face.com/2021/06/17/微前端（qiankun）嘗鮮/

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