状态机与行为树
前言
状态机是很奇妙的东西,在做简单的小项目几乎用不上它。但一旦项目复杂想做的功能多了,就必须使用规范的状态 机。不然各个状态切换会极其困难。 与其在一个类数百行代码管理数个状态,不如一个状态一个类,这样今后添加修改会方便的多。 我学习了一种常见的状态机写法:
- 每一个状态具有一个独立的
state
类,其规定这个状态特有的行为; - 有一个或多个
statemachine
类管理state
的切换;
它遵循“状态模式”以及“策略模式”,符合单一职责原则与接口隔离原则。
注意
笔记即将重写,敬请期待!
内容
1. 定义状态接口
首先,定义一个状态接口,每个状态都需要实现这个接口。
public interface IState
{
void Enter();
void Execute();
void Exit();
}
Enter()
:当进入这个状态时执行的逻辑。Execute()
:在这个状态下每一帧执行的逻辑。Exit()
:当离开这个状态时执行的逻辑。
2. 实现具体的状态
接下来,实现具体的状态类,举例如下:
public class IdleState : IState
{
public void Enter()
{
Debug.Log("Entering Idle State");
animator.Play("Idle"); // 播放Idle动画;
}
public void Execute()
{
Debug.Log("Executing Idle State");
//例如输入不为0,则进入特定状态;
}
public void Exit()
{
Debug.Log("Exiting Idle State");
}
}
public class MoveState : IState
{
public override void Enter()
{
Debug.Log("Entering Move State");
animator.Play("Move"); // 播放移动动画
//监听其他行为,例如按下`shift`,那么切换到跑步状态。
}
public override void Execute()
{
Move();
//进入移动动画
Debug.Log("Executing Move State");
}
public override void Exit()
{
Debug.Log("Exiting Move State");
//取消特定的监听。
}
private void Move()
{
//实现移动
}
}
事实上,我通常会添加一个movement
状态,关于移动的细分状态继承于它,毕竟移动状态会有大量的相同逻辑,例如将移动输入映射到动画控制器。
3. 创建状态机管理器
然后,创建一个状态机管理器,用于切换状态和执行当前状态的逻辑。
public class StateMachine
{
private IState currentState;
// 提供状态切换的接口;
public void ChangeState(IState newState)
{
if (currentState != null)
{
currentState.Exit();
}
currentState = newState;
currentState.Enter();
}
public void Update()
{
if (currentState != null)
{
currentState.Execute();
}
}
}
4. 在Unity中使用
在你的游戏对象中使用这个状态机。你可以在Update
方法中调用状态机的Update
方法,以执行当前状态的逻辑。
public class PlayerController : MonoBehaviour
{
private StateMachine stateMachine;
void Start()
{
stateMachine = new StateMachine();
stateMachine.ChangeState(new IdleState()); // 初始状态为Idle
}
void Update()
{
stateMachine.Update();
}
}
5. 优点及缺点
- 可扩展性:添加新的状态非常方便 ,不会影响现有的状态逻辑。
- 可维护性:状态之间是解耦的,代码容易调试和维护。
- 模块化:状态的职责是独立的,代码结构更加清晰。
- 文件数量多:每个状态都有一个单独的类,会导致项目中文件数量增多,结构变得复杂。
- 初期架构复杂:状态机的初期搭建比较困难。