Unity FSM(有限状态机)

先看下效果：

FSM ，有限状态机，一个可以枚举出有限个状态，并且这些状态在特定条件下是能够来回切换的。

在游戏中经常看到的一些AI，如敌人巡逻，巡逻过程中看到玩家就追击，追上了就攻击，追不上并且有了一定的距离就返回去继续巡逻。

Unity中的Animator就是一个FSM了，不过Animator是控制角色动画播放的，什么状态的时候播放什么动画。而这里写的FSM是控制角色AI的，什么状态就做什么事。

FSM 跟 Switch case做的事一样一样，类比于 Switch 就是将case中的逻辑封装到各个State中了。
为什么要这样做呢？为了方便扩展，如果后期需要加入新状态，只需要继承基类，添加实现就好，不用修改原来的代码，对外界开放扩展，这就是开闭原则（对修改关闭，对扩展开放）。

实现过程

先来个FSMState状态类：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;/// <summary>
/// 转换条件
/// </summary>
public enum Transition
{NullTransition=0,//空的转换条件SeePlayer,//看到玩家LostPlayer,//追赶过程中遗失目标玩家
}/// <summary>
/// 当前状态
/// </summary>
public enum StateID
{NullState,//空的状态Patrol,//巡逻状态Chase,//追赶状态
}public abstract class FSMState
{protected StateID stateID;public StateID StateID { get { return stateID; } }protected Dictionary<Transition, StateID> transitionStateDic = new Dictionary<Transition, StateID>();protected FSMSystem fSMSystem;public FSMState(FSMSystem fSMSystem){this.fSMSystem = fSMSystem;}/// <summary>/// 添加转换条件/// </summary>/// <param name="trans">转换条件</param>/// <param name="id">转换条件满足时执行的状态</param>public void AddTransition(Transition trans,StateID id){if(trans==Transition.NullTransition){Debug.LogError("不允许NullTransition");return;}if(id==StateID.NullState){Debug.LogError("不允许NullStateID");return;}if(transitionStateDic.ContainsKey(trans)){Debug.LogError("添加转换条件的时候" + trans + "已经存在于transitionStateDic中");return;}transitionStateDic.Add(trans, id);}/// <summary>/// 删除转换条件/// </summary>public void DeleteTransition(Transition trans){if (trans == Transition.NullTransition){Debug.LogError("不允许NullTransition");return;}if(!transitionStateDic.ContainsKey(trans)){Debug.LogError("删除转换条件的时候" + trans + "不存在于transitionStateDic中");return;}transitionStateDic.Remove(trans);}/// <summary>/// 获取当前转换条件下的状态/// </summary>public StateID GetOutputState(Transition trans){if(transitionStateDic.ContainsKey(trans)){return transitionStateDic[trans];}return StateID.NullState;}/// <summary>/// 进入新状态之前做的事/// </summary>public virtual void DoBeforeEnter() { }/// <summary>/// 离开当前状态时做的事/// </summary>public virtual void DoAfterLeave() { }/// <summary>/// 当前状态所做的事/// </summary>public abstract void Act(GameObject npc);/// <summary>/// 在某一状态执行过程中，新的转换条件满足时做的事/// </summary>public abstract void Reason(GameObject npc);//判断转换条件
}

再来个FSMSystem，来管理所有的状态：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;public class FSMSystem
{private Dictionary<StateID, FSMState> stateDic = new Dictionary<StateID, FSMState>();private StateID currentStateID;private FSMState currentState;/// <summary>/// 更新npc的动作/// </summary>public void Update(GameObject npc){currentState.Act(npc);currentState.Reason(npc);}/// <summary>/// 添加新状态/// </summary>public void AddState(FSMState state){if(state==null){Debug.LogError("FSMState不能为空");return;}if(currentState==null){currentState = state;currentStateID = state.StateID;}if(stateDic.ContainsKey(state.StateID)){Debug.LogError("状态" + state.StateID + "已经存在，无法重复添加");return;}stateDic.Add(state.StateID, state);}/// <summary>/// 删除状态/// </summary>public void DeleteState(StateID stateID){if(stateID==StateID.NullState){Debug.LogError("无法删除空状态");return;}if(!stateDic.ContainsKey(stateID)){Debug.LogError("无法删除不存在的状态");return;}stateDic.Remove(stateID);}/// <summary>/// 执行过渡条件满足时对应状态该做的事/// </summary>public void PerformTransition(Transition transition){if(transition==Transition.NullTransition){Debug.LogError("无法执行空的转换条件");return;}StateID id = currentState.GetOutputState(transition);if(id==StateID.NullState){Debug.LogWarning("当前状态" + currentStateID + "无法根据转换条件" + transition + "发生转换");return;}if(!stateDic.ContainsKey(id)){Debug.LogError("在状态机里面不存在状态" + id + ",无法进行状态转换");return;}FSMState state = stateDic[id];currentState.DoAfterLeave();currentState = state;currentStateID = state.StateID;currentState.DoBeforeEnter();}
}

以上就是FSM重要的类，接下来就是使用FSM了。

先新建一个PatrolState巡逻状态：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;/// <summary>
/// 巡逻状态
/// </summary>
public class PatrolState : FSMState
{private List<Transform> pathList = new List<Transform>();private int index = 0;private Transform playerTrans;public PatrolState(FSMSystem fSMSystem) : base(fSMSystem){stateID = StateID.Patrol;Transform pathTrans = GameObject.Find("path").transform;Transform[] trans = pathTrans.GetComponentsInChildren<Transform>();foreach (Transform t in trans){if(t!= pathTrans){pathList.Add(t);}}playerTrans = GameObject.Find("Player").transform;}/// <summary>/// 当前状态所做的事,巡逻/// </summary>public override void Act(GameObject npc){npc.transform.LookAt(pathList[index]);npc.transform.Translate(Vector3.forward * Time.deltaTime * 3);if(Vector3.Distance(npc.transform.position,pathList[index].position)<0.5f){index++;index %= pathList.Count;}}/// <summary>/// 在某一状态执行过程中，新的转换条件满足时做的事，追赶/// </summary>public override void Reason(GameObject npc){if(Vector3.Distance(playerTrans.position,npc.transform.position)<3){fSMSystem.PerformTransition(Transition.SeePlayer);}}
}

再来个ChaseState追赶类：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;/// <summary>
/// 追赶状态
/// </summary>
public class ChaseState : FSMState
{private Transform playerTrans;public ChaseState(FSMSystem fSMSystem) : base(fSMSystem){stateID = StateID.Chase;playerTrans = GameObject.Find("Player").transform;}/// <summary>/// 当前状态所做的事，追赶/// </summary>public override void Act(GameObject npc){npc.transform.LookAt(playerTrans);npc.transform.Translate(Vector3.forward * Time.deltaTime * 2);}/// <summary>/// 在某一状态执行过程中，新的转换条件满足时做的事，继续巡逻/// </summary>public override void Reason(GameObject npc){if(Vector3.Distance(playerTrans.position, npc.transform.position) > 6){fSMSystem.PerformTransition(Transition.LostPlayer);}}
}

最后我们新建一个敌人的脚本，需要挂载在敌人身上：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;/// <summary>
/// 敌人的类，需要挂载在敌人身上
/// </summary>
public class Enemy : MonoBehaviour
{private FSMSystem fsm;void Start(){InitFSM();}private void InitFSM(){fsm = new FSMSystem();FSMState patrolState = new PatrolState(fsm);patrolState.AddTransition(Transition.SeePlayer, StateID.Chase);FSMState chaseState = new ChaseState(fsm);chaseState.AddTransition(Transition.LostPlayer, StateID.Patrol);fsm.AddState(patrolState);fsm.AddState(chaseState);}void Update(){fsm.Update(gameObject);}
}

路径放在path下，Enemy.cs挂载在敌人身上。名为Player的玩家一靠近就会追赶了，追不上就返回继续巡逻了。

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Unity FSM(有限状态机)

实现过程

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