30秒，在Unity建立一个分层状态机和行为树（HFSM）

xiaozongpeng

前言

从Unity2021开始，Unity可视化脚本（Bolt）正式实装成为默认的内置工具，借助可视化脚本，我们可以瞬间建立分层状态机（HFSM）而不是辛辛苦苦从0写起，这在原型构建，快速玩法迭代，代码调试，程序员与设计师协同开发等场景中可以提高很大的效率。状态机是一个老生常谈的话题，自电子游戏诞生开始就伴随着我们，例如经典的《吃豆人》。但是它却有很大的限制，例如一旦AI行为复杂的时候，会引发过渡条件爆炸，变成意大利面式状态机。



非常恐怖的现象

为了解决上述问题，让我们用30秒时间，在Unity中建立一个分层状态机。
第一步：先建立一个普通的敌人AI状态机

点击敌人，向敌人添加State Machine组件，通过创建状态和创建过渡，实现一个简单的敌人AI。



这就是敌人AI的全貌了

这个敌人AI很简单，有闲置，追逐，巡逻，攻击几个状态，但是如图所示，我们文章开头的问题已经露出萌芽了，过渡太多了，这还是一个非常简单的AI，随着游戏复杂性的增加，过渡会越来越多，到最后，没人能从状态机中看出AI在做些什么。
第二步：建立超级状态，实现分层状态机

点击右键，创建超级状态。


紧接着我们将移动相关的状态：巡逻，闲置，追逐。放入超级状态。形成最终的分层状态机。


这时点击超级状态，里边是这样的：


对比一下就能发现，普通状态机时有6对的过渡，分层状态机时已经减少到4对了。分层状态机，顾名思义，其实就是状态机中又嵌套了一个状态机，通过分离，来减少过渡条件，减少状态机的复杂度。
第三步：可视化状态机调用C#

用C#编写巡逻的行为，然后拖进可视化状态机，连接调用，完成整个分层状态机。


还剩下什么？

分层状态机与普通状态机对比，好处已经显而易见了，可以有效的减少过渡条件爆炸，做到代码重用，以实现更复杂的AI。但是这只能将问题放缓，如果AI超级复杂呢？过渡爆炸的问题又将回来，而且状态机天生的弊病也并没有因为分层而解决，比如状态机的各种状态是高度耦合的，如果形成复杂AI之后再去修改，一不小心，就会因为少连一个过渡而出现问题，在行为的增减上非常不自由。这时我们可以对分层状态机进行再次改良，形成行为树，来解决上述的问题，行为树将状态机的过渡总结为各种各样的节点，以实现无耦合，模块化的有向无环图，来实现模块化的AI，即使是非常复杂的AI也可以做到有效的增减行为。



即使是复杂的行为，也能在几分钟之内理清楚这个AI在干什么，并且轻松增减行为，完全不干扰旧的行为。



没人会在几分钟之内知道这个AI具体在做什么，增减行为？太危险了。

行为树的具体原理，感兴趣的同学可以自行观看我的极简行为树源码，写的非常极简，100行代码，目的就是方便各位同学理解行为树的代码原理，而不是直接看那些发展好多年的行为树库，那就太辛苦了。
关于行为树和HFSM的绝佳资料：