Unity AI决策-行为树

行为树。小菜最早接触到这个内容的身影是在一款捕鱼游戏的机器人模拟上，模拟玩家登录游戏，进入大厅，发射子弹，退出游戏等过程中的行为。由于最近工作的需要，小菜又再次的对其做了一些内容的学习。将之前零散的知识面汇集起来，同时也以理论结合实践的方式，简单构建了一个自己的编码体系结构。

行为树

 

概念

    行为树是一棵用于控制 AI 决策行为的、包含了层级节点的树结构。自顶向下的遍历，通过一些条件来搜索这颗树，最终确定需要做的行为（叶节点），并且执行它。简单的说就是用来模拟真人player的行为的。

 

应用   

市面上的很多游戏都有它的应用身影，例如《使命召唤》、《魔兽世界》、《穿越火线》、《王者荣耀》等等。通常在游戏中我们管它叫npc或者boss。

 

组成  

4个节点+一条规则

节点1：行为节点 - ActionNode

节点2：条件节点 - ConditionNode

节点3：组合节点 - CompositeNode

节点4   修饰节点 - DecoratorNode

规则：每个节点的执行必须向父节点返回其结果Success（成功）、Failure（失败）或者是Running（正在运行）。

 

行为节点 - ActionNode

执行具体的的动作事件，如释放技能，开始蹲下，更换武器、播放动画等。

只能用于叶子节点。表示如下：

 

条件节点 - ConditionNode

故名思意，充当的角色便是if条件测试，if（）{} else{}，如：判断血量是否充足？、是否能看到玩家？、弹夹量是否有剩余？等。

只能用于叶子节点。表示如下：

修饰节点 - DecoratorNode

修饰节点是用来以某一种方式改变这个子节点的行为。

DecoratorSuccess：循环执行子节点，直到子节点返回success为止。

DecoratorFail：循环执行子节点，直到子节点返回failure为止。

解析DecoratorSuccess的情况，如果子节点返回running那么向父节点返回running，如果子节点返回failure，那么依然像父节点返回running，直到子节点返回success时才会向父节点返回success。DecoratorFail的过程与之相反。表示为：

 

组合节点 - CompositeNode

组合节点根据其职责又可以划分成不同的类型。可以用来控制多个叶子节点的执行过程。

顺序节点 - CompositeSequenceNode

选择节点 - CompositeSelectorNode

平行节点 - CompositeParlallelNode

随机节点 - CompositeRandomNode

…………

 

1).顺序节点 - CompositeSequenceNode

 

从左到右顺序执行子节点，只要子节点返回success，就继续执行后续子节点。直到有一个节点返回failure或running为止，这时候停止后续子节点的执行，向父节点返回failure或running。若所有子节点都返回success，那么向父节点返回success。表示为：

 

应用例子：

 

2).选择节点 - CompositeSelectorNode

 

    从左到右顺序执行子节点，只要自己子节点返回failure，就继续执行后续子节点，知道有一个节点返回success或者running为止，这是它会停止后续子节点的执行，向父节点返回success或者running。若所有子节点都返回failure，则向父节点返回failure。表示为：

 

3).平行节点 - CompositeParlallelNode

同时执行所有节点，直到其中一个返回failure（或全部返回Success）为止。此时Parlallel节点向父节点返回failure（或success），并终止其他子节点执行。表示为：

 

应用例子：

 

4).随机节点 - CompositeRandomNode

假设父节点下有A、B、C、D四个行为，而我不需要遍历执行所有，只需要随机取其中一个的情况，此时的父节点就可以是随机节点。例如今天是周末，我和朋友的的计划有1出去吃饭、2呆在家里组团游戏、3一起公园游逛，需要征求朋友选择其中一个，便是这随机节点的应用场合了。表示为：

 

有了上面的介绍此时再来看懂下面的图解就轻松多了。

 

    摸一把汗，本篇是小菜目前为止最最烧脑的一篇了，耗费了大量的查克拉在思考上。由于行为树的只要组装父节点和叶子节点，它很适合做成编辑器来操作。大部分的资料介绍到这里就结束了，下面的都会来介绍形成的插件来做演示。

 

    unity现成的插件有BehaviorDesigner、React、RainIndie还有腾讯开源的behaviac，有付费的也有免费的。用的最多的还是BehaviorDesigner。

 

 

    为了能窥其内部，小菜选择了动手造轮子。准备上手编码前奉上小菜的uml类图（莫要吐槽差劲家里没网只能编辑好存手机上发表）。

 

既然是是行为“树”，树的概念就要求我们有一个节点的设计，这个节点既可以充当叶子也可以充当父亲。

 

结合小菜的图示对类的简单说明：

UBTNode                                                        节点基类

UBTInput                                                         输入基类

 

UBTAction : UBTNode                                      行为节点

UBTCondition : UBTNode                                   条件节点

UBTDecorator : UBTNode                                装饰节点

UBTComposite : UBTNode                               组合节点

 

UBTCompositeSequence : UBTComposite       组合节点-》顺序

UBTCompositeSelector : UBTComposite          组合节点-》选择

UBTCompositeParlallel : UBTComposite          组合节点-》平行

UBTCompositeRandom : UBTComposite          组合节点-》随机

 

UBTDecoratorSuccess : UBTComposite            修饰节点-》直到Success

UBTDecoratorFailure : UBTComposite              修饰节点-》直到Failure

 

【编码】

 

UBTNode

 

UBTInput

 

UBTAction/BTCondition/UBTDecorator/UBTComposite类同

 

UBTCompositeSequence 

 

UBTCompositeSelector 

 

UBTCompositeParlallel 

 

UBTCompositeRandom 

 

UBTDecoratorSuccess 

 

UBTDecoratorFailure 

 

 

终于将核心类构建完了，下面要做的就是编写大量的继承于行为（Action）和条件（Condition）的编码了，最终再将节点的父子关系组装调用就好了。

调用如下：

是不是最后的代码非常的不美观？这是是大多数都把状态机开发成编辑器的缘由，程序的工作就是完成条件和行为。

 

思考：

借助Unity的ScriptObject是可以很轻松的将成员变量都序列化成.asset文件保存起来，调用时再解读出来。但问题是.asset文件仅仅供unity使用。若是server也借用这套逻辑该怎么办呢？于是乎就想到了反射，通过编辑器将编辑的字段保存进入json，然后解读的时候反射到相应的字段将json中保留的值再赋值回去，但是新的问题又产生了，反射回来的值仅仅限于int float string bool，如果我是设定的一个Gameobject的目标就束手无策了，这也是小菜最近遇到的难题。

 

小菜随手做了个下面这样图的演示效果demo：

 

演示：