Unity3D有限状态机的技术原理详解

LottieTorr · 发表于 2023-4-4 19:35

Unity有限状态机（FSM）是一种非常有用的编程模式，用于控制对象的行为。FSM是一种状态转换图，它将对象的行为划分为一系列离散的状态，并定义了状态之间的转换条件。在Unity中，FSM通常用于控制游戏角色的行为，例如玩家角色的移动、攻击和防御等。
对惹，这里有一个游戏开发交流小组，希望大家可以点击进来一起交流一下开发经验呀！
FSM的原理
FSM是一种状态转换图，它由一组状态节点和一组转换条件组成。每个状态节点代表了对象的一种状态，例如“待机”、“移动”、“攻击”和“防御”等。转换条件定义了从一个状态节点到另一个状态节点的条件，例如“当玩家按下攻击键时，从待机状态转换到攻击状态”。
FSM的实现通常包括以下几个步骤：

定义状态节点和转换条件

在Unity中，可以使用枚举类型来定义状态节点和转换条件。例如，以下代码定义了玩家角色的四个状态节点和四个转换条件：
public enum PlayerState {
Idle,
Move,
Attack,
Defend
}

public enum Transition {
IdleToMove,
MoveToIdle,
MoveToAttack,
AttackToIdle,
AttackToDefend,
DefendToIdle
}

创建状态机类

创建一个状态机类，该类包含当前状态节点和一组转换条件。当转换条件满足时，状态机将从当前状态节点转换到新的状态节点。
public class PlayerStateMachine {
private PlayerState currentState;
private Dictionary<Transition, PlayerState> transitions;

public PlayerStateMachine() {
      currentState = PlayerState.Idle;
      transitions = new Dictionary<Transition, PlayerState> {
         {Transition.IdleToMove, PlayerState.Move},
         {Transition.MoveToIdle, PlayerState.Idle},
         {Transition.MoveToAttack, PlayerState.Attack},
         {Transition.AttackToIdle, PlayerState.Idle},
         {Transition.AttackToDefend, PlayerState.Defend},
         {Transition.DefendToIdle, PlayerState.Idle}
      };
}

public PlayerState GetCurrentState() {
      return currentState;
}

public void MakeTransition(Transition transition) {
      if (transitions.TryGetValue(transition, out PlayerState nextState)) {
         currentState = nextState;
      } else {
         Debug.LogError($&#34;Invalid transition: {currentState} -> {transition}&#34;);
      }
}
}

使用状态机控制对象的行为

使用状态机控制对象的行为。例如，在玩家角色的Update方法中，根据当前状态执行不同的行为。
public class Player : MonoBehaviour {
private PlayerStateMachine stateMachine;

private void Start() {
      stateMachine = new PlayerStateMachine();
}

private void Update() {
      switch (stateMachine.GetCurrentState()) {
         case PlayerState.Idle:
            // 执行待机行为
            break;
         case PlayerState.Move:
            // 执行移动行为
            break;
         case PlayerState.Attack:
            // 执行攻击行为
            break;
         case PlayerState.Defend:
            // 执行防御行为
            break;
      }
}

private void FixedUpdate() {
      if (Input.GetKeyDown(KeyCode.W)) {
         stateMachine.MakeTransition(Transition.IdleToMove);
      } else if (Input.GetKeyDown(KeyCode.S)) {
         stateMachine.MakeTransition(Transition.MoveToIdle);
      } else if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space)) {
         stateMachine.MakeTransition(Transition.MoveToAttack);
      } else if (Input.GetKeyDown(KeyCode.LeftShift)) {
         stateMachine.MakeTransition(Transition.AttackToDefend);
      } else if (Input.GetKeyUp(KeyCode.LeftShift)) {
         stateMachine.MakeTransition(Transition.DefendToIdle);
      }
}
}以上代码演示了如何使用FSM控制玩家角色的行为。首先，创建一个状态机类，定义了四个状态节点和六个转换条件。然后，在玩家角色的Update方法中，根据当前状态执行不同的行为。最后，在FixedUpdate方法中，根据输入事件触发不同的转换条件，使角色从一个状态节点转换到另一个状态节点。
总结
FSM是一种非常有用的编程模式，可用于控制对象的行为。在Unity中，FSM通常用于控制游戏角色的行为。FSM的实现包括定义状态节点和转换条件、创建状态机类和使用状态机控制对象的行为。以上代码演示了如何使用FSM控制玩家角色的行为，可以根据实际需求进行修改和扩展。
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