【三】有限状态机

老实说，很久前学习了多种有限状态机写法，有学习打工人小祺的、有跟着鬼鬼鬼ii的，有学习Joker老师的…学得越多反而越来越不知道怎么做。但是分析这次需求，我们决定玩家和敌人都用有限状态机，我觉得Joker老师写得最好。既然Joker老师造好了轮子，我们直接拿来用最方便了。

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实践过程

在设计有限状态机前，我们先设置好我们的状态基类StateBase，记录下我们所有要执行的函数。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public abstract class StateBase
{
    //状态机初始化
    public virtual void Init(IStateMachineOwner owner)
    {

    }

    //卸载资源
    public virtual void UnInit()
    {

    }

    public virtual void Enter()
    {

    }
    public virtual void Exit()
    {

    }
    public virtual void OnUpdate()
    {

    }
    public virtual void OnLateUpdate()
    {

    }
    public virtual void OnFixedUpdate()
    {

    }
}

接下来我们去写我们的有限状态机，我们状态机大概分为两类，一类是敌人状态机，一类是玩家状态机，那就声明一个共同的接口或者抽象类。

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

//状态机基类
public interface StateMachineOwner
{

}
public class StateMachine
{
    private StateMachineOwner owner;
    private StateBase currentState;
    //存储状态
    private Dictionary<Type, StateBase> stateDic = new Dictionary<Type, StateBase>();
    public void Init(StateMachineOwner owner)
    {
        //初始化先保存自己
        this.owner = owner;
    }
    //记录当前状态

    public void ChangeState<T>() where T : StateBase, new()
    {
        if (currentState!= null && typeof(T) == currentState.GetType())
        {
            Debug.Log("你切换的状态与当前状态相同");
            return;
        }
        if(currentState != null)
        {
            currentState.OnExit();
            //移除方法
            MonoManager.MainInstance.RemoveUpdate(currentState.OnUpdate);
            MonoManager.MainInstance.RemoveFixedUpdate(currentState.OnFixedUpdate);
            MonoManager.MainInstance.RemoveLateUpdate(currentState.OnLateUpdate);
        }
        //切换了状态，并执行一系列函数
        currentState = GetState<T>();
        if (currentState == null) Debug.Log("currentState为空，没有找到该状态");
        currentState.OnEnter();
        MonoManager.MainInstance.AddUpdate(currentState.OnUpdate);
        MonoManager.MainInstance.AddFixedUpdate(currentState.OnFixedUpdate);
        MonoManager.MainInstance.AddLateUpdate(currentState.OnLateUpdate);
    }

    //获得状态
    private StateBase GetState<T>() where T : StateBase, new()
    {
        // 如果不包含，就添加进去
        if (!stateDic.ContainsKey(typeof(T)))
        {
            // 添加状态
            stateDic.Add(typeof(T), new T());
            // 初始化状态
            stateDic[typeof(T)].Init(owner);
        }
        return stateDic[typeof(T)];
    }
    //状态机清除
    public void ClearFSM()
    {
        //执行反初始化卸载函数
        currentState.UnInit();
        //移出方法
        MonoManager.MainInstance.RemoveUpdate(currentState.OnUpdate);
        MonoManager.MainInstance.RemoveFixedUpdate(currentState.OnFixedUpdate);
        MonoManager.MainInstance.RemoveLateUpdate(currentState.OnLateUpdate);
        //清除状态机
        stateDic.Clear();
    }

}

巧用有限状态机制作角色控制器

如何使用我们的有限状态机呢？这里Joker老师采用了类似MVC思想的套路，先写一个角色模型层Player_Model，里面包含我们的动画机。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class Player_Model : MonoBehaviour
{
    [SerializeField,Header("拖入动画状态机")]private Animator _animator;
    public Animator Animator =>_animator;

    private void Awake()
    {
        if (_animator == null) Debug.Log("你忘记拖入Aniamto组件啦");
    }

    //动画事件注册
}

之后写一个角色控制器脚本Player_Controller，我们分析，需要写播放动画的方法、状态转换的方法。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class Player_Controller : MonoBehaviour,StateMachineOwner
{
    //拖入角色模型
    [SerializeField] private Player_Model player_Model;
    private StateMachine stateMachine;

    //初始化状态机
    private void Start()
    {
        stateMachine = new StateMachine();
        stateMachine.Init(this);

        //注册默认状态
        stateMachine.ChangeState<Player_IdleState>();
    }
    //提供模型层播放动画的方法
    public void PlayAnimation(string animation,float fixedtime = 0.25f)
    {
        player_Model.Animator.CrossFadeInFixedTime(animation,fixedtime);
    }

    //提供改变状态的方法,利用枚举
    public void ChangeState(PlayerState state)
    {
        switch (state)
        {
            case(PlayerState.Idle):
                stateMachine.ChangeState<Player_IdleState>();
                break;
        }
    }
}

接下来针对不同状态不同的写，但是我们状态转换多是需要播放动画的，必然需要PlayerAnimaton方法，那就想办法得到我们的Player_Controller

public class PlayerStateBase : StateBase
{
    //所有状态都需要先得到我们的控制器
    protected Player_Controller player_Controller;

    //重写初始化方法
    public override void Init(IStateMachineOwner owner)
    {
        base.Init(owner);
        player_Controller = (Player_Controller)owner;
    }

}

//进入时默认播放待机动画
public class Player_IdleState : PlayerStateBase
{
    public override void Enter()
    {
        //播放角色待机动画
        player_Controller.PlayAnimation("Idle");
    }
    public override void Update()
    {
        base.Update();
        //检测攻击

        //检测跳跃

        //检测玩家移动
    }
}

PlayerState脚本部分：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public enum PlayerState
{
    Idle,
    Move,
}

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解释部分？

这个状态机的组成部分，最少共调用了六个脚本，StateBase、Player_Controller、PlayerState、PlayerStateBase、Player_Model、StateMachine，最初我是看得一愣一愣。这里稍微解释一下，不想看解释、想要直接上手用可以往下看、跳过。

首先StateBase是所有状态的基类，是我们每个状态都会用的方法。Init是初始化方法，传入我们的状态机、进行初始化，UnInit是卸载资源用的方法。

StateMachine是我们的状态机主逻辑脚本，因为分有敌人状态机、玩家状态机，所以再写一个接口，两种状态机继承该接口。

PlayerState是把状态封装成枚举类型。

PlayerStateBase是我们玩家的状态基类，我们所有玩家的状态都要继承它。由于我们的每个状态都要用到角色控制器，角色控制器又是状态机的子类，所以要引入控制器。Init方法是在StateMachine的GetState里调用的，每注册一个状态都会初始化一次。

Player_Controller是我们的玩家状态机，主要通过模型层和状态机处理逻辑。

Player_IdleState是写的一个示例状态脚本，Player_Model是我们的模型层上文件，拖给角色模型。

如何使用？

首先我们打开PlayerState，在枚举中添加状态。

接着我们创建新的状态脚本，继承PlayerStateBase，书写对应方法。通过player_Controller.ChangeState(PlayerState.枚举状态)来转换状态。

最后打开Player_Controller，在ChangeState方法里写新的case，stateMachine.ChangeState<状态脚本文件>();

case(PlayerState.枚举状态):
    stateMachine.ChangeState<状态脚本>();
    break;