有限状态机FSM详解（一）

有限状态机在维基百科中的解释是：

有限状态机（英语：finite-state machine，缩写：FSM）又称有限状态自动机，简称状态机，是表示有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型。

至于为什么要学FSM，FSM可以把模型的多状态、多状态间的转换条件解耦。可以使维护变得容易，代码也更加具有可读性，也更加艺术。

理解有限状态机首先需要理解整个模型。我们把灯的开关作为示例，先看图：

通过抽象化，我们提取出了其中几个关键点：

1.状态

2.动作

3.状态过渡

4.转换事件

5.FSM

首先分为状态和动作，一般状态都会对应一个动作，所以我们把状态和动作放在状态里面，然后状态过渡和过渡事件放在状态过

渡里面，最后再由状态机驱动。于是一个状态机模型就出来了，状态、状态过渡、状态机。

他们三个之间的关系是：由状态机管理和驱动状态，然后由状态和状态内的状态过渡

确定每个状态之间的转换。（重点、重点、重点）

其中我们最容易忽略的一点就是状态过渡，这个是最不容易想到和抽象出来的一个对象。为什么要把状态过渡抽象出来呢？因为状态过渡就是每个状态之间互相转换的条件，这个抽象出来后，以后就可以解耦每个状态之间的转换条件，少写许多if - else ，并且会好维护许多。

 

我们现在开始设计整个状态机。

（一）设计状态机的接口

属性：

    名字(string Name{get;})

    标记(string Tag{get;})

    运行时间(float Timer{get;})

    状态转换容器(List Transitions{get;})

    状态机父节点(IStateMachine Parent;)

方法：

    进入状态(void OnEnter(IState prev));

    离开状态(void OnExit(IState next));

    持续执行状态(每帧更新)(void OnUpdate(float delta))

    添加状态(void AddTransition(ITransition t));

    设置父状态机(void SetStateMachine(IStateMachine machine));

public interface IState
    {
        float Timer { get; }
        string Name { get; }
        string Tag { get; set; }
        void OnEnter(IState prev);
        void OnExit(IState next);
        void OnUpdate(float deltaTime);
        List Transitions { get; }
        void AddTransition(ITransition transition);
        IStateMachine Parent { get; }
        void SetStateMachine(IStateMachine stateMachine);
    }

 

(二)设计状态转换接口

 

属性：

    目标状态(IState ToState{get;})

    原状态(IState FromState{get;})

    名字(string Name{get;})

方法：

    检测条件(bool OnCheck();)

    转换回调(bool OnCompleteCallback();)

public interface ITransition
    {
        string Name { get; }
        IState FromState { get; }
        IState ToState { get; }
        bool OnCheck();
        bool OnCompleteCallBack();
    }

 

(三)设计状态机接口

 

属性：

    默认状态(IState DefaultState{get;})

    当前状态(IState CurState{get;})

    状态容器(Dictionary States{get;})

方法：

    添加状态(void AddState(IState state));

    移除状态(void RemoveState(IState state));

    获取状态(IState GetState(string name));

public interface IStateMachine
    {
        IState CurState { get; }
        IState DefaultState { get; }
        void AddState(IState state);
        void RemoveState(IState state);
        void SetCurState(IState state);
        IState GetStateWithTag(string tag);
        IState GetStateWithName(string name);
        Dictionary States { get; }        
    }

 

 

 

先写在这里，后续再添加。gitee上已经把案例发上去了，着急使用和学习的朋友可以去上面提取。用的C#和Unity。基本原理明白了，哪里都好用。欢迎大家提出意见和建议，虚心接受。

gitee的链接