Unity3D学习之路——AI小坦克

作业要求：

坦克对战游戏 AI 设计
从商店下载游戏：“Kawaii” Tank 或其他坦克模型，构建 AI 对战坦克。具体要求
- 使用“感知-思考-行为”模型，建模 AI 坦克
- 场景中要放置一些障碍阻挡对手视线
- 坦克需要放置一个矩阵包围盒触发器，以保证 AI 坦克能使用射线探测对手方位
- AI 坦克必须在有目标条件下使用导航，并能绕过障碍。（失去目标时策略自己思考）
  实现人机对战

成品图

主要是参考师兄的博客做的，明明很好玩的东西但自己做出来的效果不好。

实现的要求：

AI小坦克自动追踪玩家坦克，利用课程上的AI寻路，当与玩家坦克距离小于一定程度时发射子弹射击。
玩家可操控角色躲避攻击并发射子弹攻击AI坦克。
为了增强游戏的可玩性，玩家坦克的子弹伤害比AI坦克子弹伤害要高。

实现过程：

有了之前几次作业的基础，现在懂得尽量减少类与类之间的耦合，这在大项目里是很重要的要求。
Step1：坦克基类Tank.cs：血量，以及被攻击后血量改变的相关函数，还有开炮对应的操作：

public class Tank : MonoBehaviour {private float hp =500.0f;// 初始化public Tank(){hp = 500.0f;}public float getHP(){return hp;}public void setHP(float hp){this.hp = hp;}//标明子弹所属的坦克类型，TankType是枚举变量，在工厂类里MyFactory定义。public void shoot(TankType type){GameObject bullet = Singleton<MyFactory>.Instance.getBullets(type);bullet.transform.position = new Vector3(transform.position.x, 1.5f, transform.position.z) + transform.forward * 1.5f;bullet.transform.forward = transform.forward; //方向bullet.GetComponent<Rigidbody>().AddForce(bullet.transform.forward * 20, ForceMode.Impulse);}
}

Step2：玩家类的实现：继承Tank类

public class Player : Tank{// player被摧毁时发布信息；public delegate void DestroyPlayer();public static event DestroyPlayer destroyEvent;void Start () {setHP(500);
}// Update is called once per frame
void Update () {if(getHP() <= 0)    // Tank is destoryed{this.gameObject.SetActive(false);destroyEvent();}
}//向前移动public void moveForward(){gameObject.GetComponent<Rigidbody>().velocity = gameObject.transform.forward * 30;}//向后移动public void moveBackWard(){gameObject.GetComponent<Rigidbody>().velocity = gameObject.transform.forward * -30;}//通过水平轴上的增量，改变玩家坦克的欧拉角，从而实现坦克转向public void turn(float offsetX){float x = gameObject.transform.localEulerAngles.x;float y = gameObject.transform.localEulerAngles.y + offsetX*2;gameObject.transform.localEulerAngles = new Vector3(x, y, 0);}
}

Step3：AI坦克类的实现，也是要继承Tank类：

public class Enemy : Tank {public delegate void RecycleEnemy(GameObject enemy);//当enemy被摧毁时，通知工厂回收；public static event RecycleEnemy recycleEnemy;// player 的位置private Vector3 playerLocation;//游戏是否结束private bool gameover;private void Start(){playerLocation = GameDirector.getInstance().currentSceneController.getPlayer().transform.position;StartCoroutine(shoot());}void Update() {playerLocation = GameDirector.getInstance().currentSceneController.getPlayer().transform.position;gameover = GameDirector.getInstance().currentSceneController.getGameOver();if (!gameover){if (getHP() <= 0 && recycleEnemy != null){recycleEnemy(this.gameObject);}else{// 自动向player移动NavMeshAgent agent = gameObject.GetComponent<NavMeshAgent>();agent.SetDestination(playerLocation);// gameObject.transform.position = new Vector3(transform.position.x+0.01f,transform.position.y,transform.position.z);}}else{//游戏结束，停止寻路NavMeshAgent agent = gameObject.GetComponent<NavMeshAgent>();agent.velocity = Vector3.zero;agent.ResetPath();}}// 协程实现每隔1s进行射击，开始喜欢协程了IEnumerator shoot(){while (!gameover){for(float i =1;i> 0; i -= Time.deltaTime){yield return 0;}if(Vector3.Distance(playerLocation,gameObject.transform.position) < 14){shoot(TankType.ENEMY);}}}
}

以上就实现了这个游戏中主要角色的动作了，将player和enemy坦克都会有的属性与动作，比如血量和射击shoot放到基类Tank，减少代码的冗余并增强代码的可读性；另外，也尽量着减少与其它类的关联。

Step4: 子弹bullet类，有些要求是要注意的:设置发射子弹的坦克类型, 因为如果射到队友是不能算伤害的；如果是玩家发出的子弹伤害高一点，AI坦克的子弹伤害低一点：

public class Bullet : MonoBehaviour {public float explosionRadius = 3.0f;private TankType tankType;//设置发射子弹的坦克类型, 因为如果射到队友是不能算伤害的.public void setTankType(TankType type){tankType = type;}private void OnCollisionEnter(Collision collision){if(collision.transform.gameObject.tag == "tankEnemy" && this.tankType == TankType.ENEMY ||collision.transform.gameObject.tag == "tankPlayer" && this.tankType == TankType.PLAYER){return;}MyFactory factory = Singleton<MyFactory>.Instance;ParticleSystem explosion = factory.getParticleSystem();explosion.transform.position = gameObject.transform.position;//获取爆炸范围内的所有碰撞体Collider[] colliders = Physics.OverlapSphere(gameObject.transform.position, explosionRadius);foreach(var collider in colliders){//被击中坦克与爆炸中心的距离float distance = Vector3.Distance(collider.transform.position, gameObject.transform.position);float hurt;// 如果是玩家发出的子弹伤害高一点if (collider.tag == "tankEnemy" && this.tankType == TankType.PLAYER){hurt = 300.0f / distance;collider.GetComponent<Tank>().setHP(collider.GetComponent<Tank>().getHP() - hurt);}else if(collider.tag == "tankPlayer" && this.tankType == TankType.ENEMY){hurt = 100.0f / distance;collider.GetComponent<Tank>().setHP(collider.GetComponent<Tank>().getHP() - hurt);}explosion.Play();}if (gameObject.activeSelf){factory.recycleBullet(gameObject);}}}

Step5：接着就是工厂类了，工厂类无非就是场景要“演员”的时候就生产出来，不需要的时候就回收，代码与之前作业很类似，在这就不详细介绍了：

//其中public的四个变量是用来在unity中将player，enemy，bullet，explosion预制拖进代码里用于实例化对象的。
//其它变量和方法应该看名称都可以看懂。
public enum TankType { PLAYER , ENEMY};
public class MyFactory : MonoBehaviour {public GameObject player;public GameObject enemy;public GameObject bullet;public ParticleSystem explosion;private List<GameObject> usingTanks;private List<GameObject> freeTanks;private List<GameObject> usingBullets;private List<GameObject> freeBullets;private GameObject role;private List<ParticleSystem> particles;private void Awake(){usingTanks = new List<GameObject>();freeTanks = new List<GameObject>();usingBullets = new List<GameObject>();freeBullets = new List<GameObject>();particles = new List<ParticleSystem>();role = GameObject.Instantiate<GameObject>(player) as GameObject;role.SetActive(true);role.transform.position = Vector3.zero;}// Use this for initializationvoid Start () {Enemy.recycleEnemy += recycleEnemy;}// Update is called once per frame
public GameObject getPlayer(){      return role;}public GameObject getEnemys(){GameObject newTank = null;if (freeTanks.Count <= 0){newTank = GameObject.Instantiate<GameObject>(enemy) as GameObject;usingTanks.Add(newTank);newTank.transform.position = new Vector3(Random.Range(-100, 100), 0, Random.Range(-100, 100));}else{newTank = freeTanks[0];freeTanks.RemoveAt(0);usingTanks.Add(newTank);}newTank.SetActive(true);return newTank;}public GameObject getBullets(TankType type){GameObject newBullet;if(freeBullets.Count <= 0){newBullet = GameObject.Instantiate<GameObject>(bullet) as GameObject;usingBullets.Add(newBullet);newBullet.transform.position = new Vector3(Random.Range(-100, 100), 0, Random.Range(-100, 100));}else{newBullet = freeBullets[0];freeBullets.RemoveAt(0);usingBullets.Add(newBullet);}newBullet.GetComponent<Bullet>().setTankType(type);newBullet.SetActive(true);return newBullet;}public ParticleSystem getParticleSystem(){foreach(var particle in particles){if (!particle.isPlaying){return particle;}}ParticleSystem newPS = GameObject.Instantiate<ParticleSystem>(explosion);particles.Add(newPS);return newPS;}public void recycleEnemy(GameObject enemyTank){usingTanks.Remove(enemyTank);freeTanks.Add(enemyTank);enemyTank.GetComponent<Rigidbody>().velocity = Vector3.zero;enemyTank.SetActive(false);}public void recycleBullet(GameObject Bullet){usingBullets.Remove(Bullet);freeBullets.Add(Bullet);Bullet.GetComponent<Rigidbody>().velocity = Vector3.zero;Bullet.SetActive(false);}
}

Step6：场景类：获得工厂实例，做好初始化工作，接受从UI类里传过来的要求实现对应的操作，由于Player和Enemy已经实现了自身对应的动作，所以场景中如果接受UI传来的要求即让对应的Player和Enemy实例执行对应的操作就行：

// SceneController.cs
public class SceneController : MonoBehaviour,IUserAction{public GameObject player;private int enemyCount = 6;private bool gameOver = false;private GameObject[] enemys;private MyFactory myFactory;public GameDirector director;private void Awake(){director = GameDirector.getInstance();director.currentSceneController = this;enemys = new GameObject[enemyCount];gameOver = false;myFactory = Singleton<MyFactory>.Instance;}void Start () {player = myFactory.getPlayer();for (int i = 0; i < enemyCount; i++){enemys[i]=myFactory.getEnemys();}Player.destroyEvent += setGameOver;}// Update is called once per framevoid Update () {Camera.main.transform.position = new Vector3(player.transform.position.x, 18, player.transform.position.z);}//返回玩家坦克的位置public GameObject getPlayer(){return player;}//返回游戏状态public bool getGameOver(){return gameOver;}//设置游戏结束public void setGameOver(){gameOver = true;}public void moveForward(){player.GetComponent<Player>().moveForward();}public void moveBackWard(){player.GetComponent<Player>().moveBackWard();}//通过水平轴上的增量，改变玩家坦克的欧拉角，从而实现坦克转向public void turn(float offsetX){player.GetComponent<Player>().turn(offsetX);}public void shoot(){player.GetComponent<Player>().shoot(TankType.PLAYER);}
}//IUserAction.cs
public interface IUserAction
{void moveForward();void moveBackWard();void turn(float offsetX);void shoot();bool getGameOver();
}

Step7：最后就是UI类和导演Director类了，UI类就是检测玩家的输入，再对player坦克进行对应的操作，IUserGUI 类如下：

//IUserGUI.cs
public class IUserGUI : MonoBehaviour {IUserAction action;// Use this for initializationvoid Start () {action = GameDirector.getInstance().currentSceneController as IUserAction;}// Update is called once per framevoid Update () {if (!action.getGameOver()){if (Input.GetKey(KeyCode.W)){action.moveForward();}if (Input.GetKey(KeyCode.S)){action.moveBackWard();}if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space)){action.shoot();}//获取水平轴上的增量，目的在于控制玩家坦克的转向float offsetX = Input.GetAxis("Horizontal");action.turn(offsetX);}
}void OnGUI(){//gameover时生成提示if (action.getGameOver()){GUIStyle fontStyle = new GUIStyle();fontStyle.fontSize = 30;fontStyle.normal.textColor = new Color(0, 0, 0);GUI.Button(new Rect(Screen.width/2-50, Screen.height/2-50, 200, 50), "GameOver!");}}
}

导演类还是和以前一样：

//GameDirector.cs
public class GameDirector : System.Object {private static GameDirector _instance;public SceneController currentSceneController { get; set; }private GameDirector() { }public static GameDirector getInstance(){if(_instance == null){_instance = new GameDirector();}return _instance;}
}

哦还有个用于产生单例的类，这个类用了泛型编程：

//Singleton.cs
public class Singleton<T> : MonoBehaviour where T :MonoBehaviour {protected static T instance;public static T Instance{get{if(instance == null){instance = (T)FindObjectOfType(typeof(T));if(instance == null){Debug.LogError("An instance of " + typeof(T) + " is needed in the scene , but there is none.");}}return instance;}}
}

总结

这次作业学习了unity的AI技术还是很好玩的，虽然项目做得不好，但对自身代码的能力还是有所提高的，这是我整个项目的传送门。
如果blog编辑有错欢迎指出错误。

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