状态机FSM

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。

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 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 void Execute()
    {
	    Move();
	    //进入移动动画
        Debug.Log("Executing Move State");
    }

    public 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。

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• 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。