Unity 游戏框架搭建 (四) 简易有限状态机

时间：2023-03-10 06:48:41
Unity 游戏框架搭建 (四) 简易有限状态机

为什么用有限状态机?

  之前做过一款跑酷游戏,跑酷角色有很多状态:跑、跳、二段跳、死亡等等。一开始是使用if/switch来切换状态,但是每次角色添加一个状态（提前没规划好),所有状态处理相关的代码就会指数级增长,那样就会嗅出代码的坏味道了。在这种处理状态并且状态数量不是特别多的情况下,自然就想到了引入状态机。

优点:   1. 使代码整洁,状态容易扩展和管理。   2. 可复用。   3. 还没想到..... 缺点:   1. 也没想到......

什么是有限状态机?

解释不清楚,看了下百度百科。反正是一种数据结构,一个解决问题的工具。 从百度百科可以看到,有限状态机最最最基础的概念有两个:状态和转移。 从刚才跑酷的例子来讲,跑、跳、二段跳等这些就是角色的状态。 如图所示:

Unity 游戏框架搭建 (四) 简易有限状态机

  主角从跑状态切换到跳状态,从跳状态切换到二段跳状态,这里的切换就是指状态的转移。状态的转移是有条件的,比如主角从跑状态不可以直接切换到二段跳状态。但是可以从二段跳状态切换到跑状态。
  另外,一个基本的状态有:进入状态、退出状态、接收输入、转移状态等动作。但是仅仅作为跑酷的角色的状态管理来说,只需要转移状态就足够了。有兴趣的同学可以自行扩展。

如何实现?

  恰好之前看到过一个还算简易的实现(简易就是指我能看得懂- -,希望大家也是),原版是用lua实现的,我的跑酷游戏是用C#实现的,所以直接贴出C#代码。

using UnityEngine;

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

public class FSM {

    // 定义函数指针类型

    public delegate void FSMTranslationCallfunc();    /// <summary>

    /// 状态类

    /// </summary>

    public class FSMState

    {

        public string name;

        public FSMState(string name)

        {

            this.name = name;

        }

        /// <summary>

        /// 存储事件对应的条转

        /// </summary>

        public Dictionary <string,FSMTranslation> TranslationDict = new Dictionary<string,FSMTranslation>();

    }

    /// <summary>

    /// 跳转类

    /// </summary>

    public class FSMTranslation

    {

        public FSMState fromState;

        public string name;

        public FSMState toState;

        public FSMTranslationCallfunc callfunc; // 回调函数

        public FSMTranslation(FSMState fromState,string name, FSMState toState,FSMTranslationCallfunc callfunc)

        {

            this.fromState = fromState;

            this.toState   = toState;

            this.name = name;

            this.callfunc = callfunc;

        }

    }

    // 当前状态

    private FSMState mCurState;

    Dictionary <string,FSMState> StateDict = new Dictionary<string,FSMState>();

    /// <summary>

    /// 添加状态

    /// </summary>

    /// <param name="state">State.</param>

    public void AddState(FSMState state)

    {

        StateDict [state.name] = state;

    }

    /// <summary>

    /// 添加条转

    /// </summary>

    /// <param name="translation">Translation.</param>

    public void AddTranslation(FSMTranslation translation)

    {

        StateDict [translation.fromState.name].TranslationDict [translation.name] = translation;

    }

    /// <summary>

    /// 启动状态机

    /// </summary>

    /// <param name="state">State.</param>

    public void Start(FSMState state)

    {

        mCurState = state;

    }

    /// <summary>

    /// 处理事件

    /// </summary>

    /// <param name="name">Name.</param>

    public void HandleEvent(string name)

    {

        if (mCurState != null && mCurState.TranslationDict.ContainsKey(name)) {

            Debug.LogWarning ("fromState:" + mCurState.name);

            mCurState.TranslationDict [name].callfunc ();

            mCurState = mCurState.TranslationDict [name].toState;

            Debug.LogWarning ("toState:" + mCurState.name);

        }

    }

}

测试代码(需自行修改):

//        Idle,               闲置

//        Run,                跑

//        Jump,               一段跳

//        DoubleJump,         二段跳

//        Die,                挂彩

        // 创建状态

        FSM.FSMState idleState = new FSM.FSMState("idle");

        FSM.FSMState runState  = new FSM.FSMState("run");

        FSM.FSMState jumpState = new FSM.FSMState("jump");

        FSM.FSMState doubleJumpState = new FSM.FSMState("double_jump");

        FSM.FSMState dieState  = new FSM.FSMState("die");

        // 创建跳转

        FSM.FSMTranslation touchTranslation1 = new FSM.FSMTranslation(runState,"touch_down",jumpState,Jump);

        FSM.FSMTranslation touchTranslation2 = new FSM.FSMTranslation(jumpState,"touch_down",doubleJumpState,DoubleJump);

        FSM.FSMTranslation landTranslation1 = new FSM.FSMTranslation(jumpState,"land",runState,Run);

        FSM.FSMTranslation landTranslation2 = new FSM.FSMTranslation(doubleJumpState,"land",runState,Run);

        // 添加状态

        PlayerModel.Instance ().fsm.AddState (idleState);

        PlayerModel.Instance ().fsm.AddState (runState);

        PlayerModel.Instance ().fsm.AddState (jumpState);

        PlayerModel.Instance ().fsm.AddState (doubleJumpState);

        PlayerModel.Instance ().fsm.AddState (dieState);

        // 添加跳转

        PlayerModel.Instance ().fsm.AddTranslation (touchTranslation1);

        PlayerModel.Instance ().fsm.AddTranslation (touchTranslation2);

        PlayerModel.Instance ().fsm.AddTranslation (landTranslation1);

        PlayerModel.Instance ().fsm.AddTranslation (landTranslation2);

        PlayerModel.Instance ().fsm.Start (runState);

  就这些,想要进一步扩展的话,可以给 FSMState 类添加 EnterCallback 和 ExitCallback 等委托,然后在 FSM 的 HandleEvent 方法中进行调用。当时对跑酷的项目来说够用了,接没继续扩展了,我好懒- -,懒的借口是:没有最好的设计,只有最适合的设计,233333。

此篇的内容就这些。

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