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:

  • 使代码整洁,状态容易扩展和管理。
  • 可复用。
  • 还没想到..... 缺点:
  • 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。

namespace QFramework
{
    using System.Collections.Generic;

    /// <summary>
    /// 教程地址:http://liangxiegame.com/post/4/
    /// </summary>
    public class QFSMLite
    {
        /// <summary>
        /// FSM callfunc.
        /// </summary>
        public delegate void FSMCallfunc(params object[] param);

        /// <summary>
        /// QFSM state.
        /// </summary>
        class QFSMState
        {
            private string mName;

            public QFSMState(string name)
            {
                mName = name;
            }

            /// <summary>
            /// The translation dict.
            /// </summary>
            public readonly Dictionary<string, QFSMTranslation> TranslationDict = new Dictionary<string, QFSMTranslation>();
        }

        /// <summary>
        /// Translation 
        /// </summary>
        public class QFSMTranslation
        {
            public string FromState;
            public string Name;
            public string ToState;
            public FSMCallfunc OnTranslationCallback; // 回调函数

            public QFSMTranslation(string fromState, string name, string toState, FSMCallfunc onTranslationCallback)
            {
                FromState = fromState;
                ToState = toState;
                Name = name;
                OnTranslationCallback = onTranslationCallback;
            }
        }

        public string State { get; private set; }

        /// <summary>
        /// The m state dict.
        /// </summary>
        private readonly Dictionary<string, QFSMState> mStateDict = new Dictionary<string, QFSMState>();

        /// <summary>
        /// Adds the state.
        /// </summary>
        /// <param name="name">Name.</param>
        public void AddState(string name)
        {
            mStateDict[name] = new QFSMState(name);
        }

        /// <summary>
        /// Adds the translation.
        /// </summary>
        /// <param name="fromState">From state.</param>
        /// <param name="name">Name.</param>
        /// <param name="toState">To state.</param>
        /// <param name="callfunc">Callfunc.</param>
        public void AddTranslation(string fromState, string name, string toState, FSMCallfunc callfunc)
        {
            mStateDict[fromState].TranslationDict[name] = new QFSMTranslation(fromState, name, toState, callfunc);
        }

        /// <summary>
        /// Start the specified name.
        /// </summary>
        /// <param name="name">Name.</param>
        public void Start(string name)
        {
            State = name;
        }

        /// <summary>
        /// Handles the event.
        /// </summary>
        /// <param name="name">Name.</param>
        /// <param name="param">Parameter.</param>
        public void HandleEvent(string name, params object[] param)
        {
            if (State != null && mStateDict[State].TranslationDict.ContainsKey(name))
            {
                QFSMTranslation tempTranslation = mStateDict[State].TranslationDict[name];
                tempTranslation.OnTranslationCallback(param);
                State = tempTranslation.ToState;
            }
        }

        /// <summary>
        /// Clear this instance.
        /// </summary>
        public void Clear()
        {
            mStateDict.Clear();
        }
    }
}

测试代码(需自行修改):

            mPlayerFsm = new QFSMLite();

            // 添加状态
            mPlayerFsm.AddState(STATE_DIE);
            mPlayerFsm.AddState(STATE_RUN);
            mPlayerFsm.AddState(STATE_JUMP);
            mPlayerFsm.AddState(STATE_DOUBLE_JUMP);
            mPlayerFsm.AddState(STATE_DIE);

            // 添加跳转
            mPlayerFsm.AddTranslation(STATE_RUN, EVENT_TOUCH_DOWN, STATE_JUMP, JumpThePlayer);
            mPlayerFsm.AddTranslation(STATE_JUMP, EVENT_TOUCH_DOWN, STATE_DOUBLE_JUMP, DoubleJumpThePlayer);
            mPlayerFsm.AddTranslation(STATE_JUMP, EVENT_LAND, STATE_RUN, RunThePlayer);
            mPlayerFsm.AddTranslation(STATE_DOUBLE_JUMP, EVENT_LAND, STATE_RUN, RunThePlayer);

            // 启动状态机
            mPlayerFsm.Start(STATE_RUN);

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。

相关链接:

我的框架地址:https://github.com/liangxiegame/QFramework

教程源码:https://github.com/liangxiegame/QFramework/tree/master/Assets/HowToWriteUnityGameFramework/

QFramework &游戏框架搭建QQ交流群: 623597263

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