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Unity 游戏框架搭建 (四) 简易有限状态机

Unity 游戏框架搭建 (四) 简易有限状态机

作者: 凉鞋的笔记 | 来源:发表于2017-07-07 13:19 被阅读132次

    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:


      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。

    附:我的框架QFramework地址
    QSingleton地址

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