Unity有限制状态机FSM

前言

一般的小型游戏的状态机会使用一个枚举类来枚举所有的状态，然后使用一个switch case来处理所有状态的行为逻辑，但是用这种方式会形成大量的冗余，因为所有的行为逻辑都在一个脚本中，所以团队开发来说模块性不足，可扩展性低。所以就有了有限制状态机（FSM），行为逻辑写在别的脚本中，每个行为逻辑之间互相独立，并且通过一个状态控制中心来进行控制，同时有“大脑”BlackBoard来实现整体之间的数据互通和共享，可拓展性和模块性强，耦合度低。

有限制状态机框架

来源：B站打工人小棋 跳转

框架图：

主要代码：

黑板类：提供全局的数据共享

public class BlackBoard
{
    private Dictionary<string, object> data = new Dictionary<string, object>();

    // 获取数据
    public T GetData<T>(string key)
    {
        if (data.TryGetValue(key, out object value))
        {
            return (T)value;
        }
        return default(T);
    }

    // 设置数据
    public void SetData(string key, object value)
    {
        if (data.ContainsKey(key))
        {
            data[key] = value;
        }
        else
        {
            data.Add(key, value);
        }
    }
}

定义一个接口类作为所有动作的基类

public interface Istate
{
    void OnEnter();
    void OnExit();
    void OnUpdate();
}

状态机类：
容纳键值对查找的字典。
对外公开的Add和Remove和 SwitchState的方法。
全局共享的黑板。
目前的状态。

public class FSM
{
    public enum State
    {
        Idle,
        Move,
        Attack,
    }
   

    public Istate currentState;
    public Dictionary<State, Istate> states;
    public BlackBoard blackBoard;
    public FSM()
    {
        blackBoard = new BlackBoard();
        states = new Dictionary<State, Istate>();
    }

    public void AddState(State stateType, Istate state)
    {
        if(states.ContainsKey(stateType))
        {
            Debug.LogWarning("ISEXIST");
            return;
        }
        states.Add(stateType, state);
    }

    public void RemoveState(State stateType)
    {
        if( states.ContainsKey(stateType))
        {
            states.Remove(stateType);
        }
        else
        {
            Debug.LogWarning("DO NOT EXIST");
        }
    }

    public void SwitchState(State stateType)
    {
        if(!states.ContainsKey(stateType)) 
        {
            Debug.LogWarning("DO NOT EXIST");
            return;
        }
        if(currentState != null)
        {
            currentState.OnExit();
        }
        if(states.TryGetValue(stateType, out Istate theNewState)) currentState = theNewState;
        currentState.OnEnter();
    }

    public void OnUpdate()
    {
        currentState?.OnUpdate();
    }
}

Idle状态定义示例：
需要接受有玩家脚本的一个构造函数，否者无法调用到玩家脚本中的公开的数据。

public class MoveState : Istate
{
    private PlayerController playerController;

    public MoveState(PlayerController playerController)
    {
        this.playerController = playerController;
    }

    public void OnEnter()
    {
        Debug.Log("Enter Move State");
    }

    public void OnExit()
    {
        Debug.Log("Exit Move State");
    }

    public void OnUpdate()
    {
        // 移动逻辑
        float horizontalInput = Input.GetAxis("Horizontal");
        float verticalInput = Input.GetAxis("Vertical");
        Vector3 movement = new Vector3(horizontalInput, 0, verticalInput) * playerController.moveSpeed * Time.deltaTime;
        playerController.transform.Translate(movement);

        // 检测是否停止移动
        if (horizontalInput == 0 && verticalInput == 0)
        {
            playerController.fsm.SwitchState(FSM.State.Idle);
        }
        // 检测是否有攻击输入
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))
        {
        //更换到攻击模式 如果按下空格的话
            playerController.fsm.SwitchState(FSM.State.Attack);
        }
    }
}

使用：

public class PlayerController : MonoBehaviour
{
    public float moveSpeed = 5f;
    public FSM fsm;

    void Start()
    {
        fsm = new FSM();

        // 添加状态
        fsm.AddState(FSM.State.Idle, new IdleState(this));
        fsm.AddState(FSM.State.Move, new MoveState(this));
        fsm.AddState(FSM.State.Attack, new AttackState(this));

        // 初始状态为空闲
        fsm.SwitchState(FSM.State.Idle);
    }

    void Update()
    {
        fsm.OnUpdate();
    }
}