Unity Game FrameWork—模块使用—有限状态机

官方说明： 提供创建、使用和销毁有限状态机的功能，一些适用于有限状态机机制的游戏逻辑，使用此模块将是一个不错的选择。
有限状态机并不是游戏中独有的，我们看一下其他的介绍：
有限状态机是一种用来进行对象行为建模的工具，其作用主要是描述对象在它的生命周期内所经历的状态序列，以及如何响应来自外界的各种事件。在计算机科学中，有限状态机被广泛用于建模应用行为、硬件电路系统设计、软件工程，编译器、网络协议、和计算与语言的研究。


图片来源：https://blog.csdn.net/DataAlchemist/article/details/98450010
参考上面两幅图，当玩家处于当前状态时，玩家会执行某些操作，当这些操作触发切换状态的条件时，则切换状态。如果用if else来判断则太过复杂不便于梳理流程，以及一堆条件变量控制，当状态改变或触发条件改变，整个流程的维护是很复杂的，我们不能专注当前状态要做的事，需要去看前后关联的触发条件是否会有问题，这些条件变量在其他状态是怎样的，会不会由于条件变量的改变导致其它问题，因此诞生了状态机。我们只需关注当前状态要干什么，干完你之后什么条件下会触发下一个状态。
前面有写过，流程是对状态机的封装，我们来理解一下流程的思路，首先进入游戏的初始状态完成版本构建、语言配置等工作即可触发Splash 动画流程展示，ProcedureSplash流程中选择资源加载模式，例如选择编辑器模式，则进入ProcedurePreload资源预加载流程。相关游戏资源加载完成后，则进入切换场景的流程ProcedureChangeScene。状态机所解决的问题与流程需要完成的事情是完全吻合的。
流程是对状态机做了一层封装，抽丝剥茧理解起来相对复杂，抓不住问题的本质，这里我们做一个简单地Demo来完成状态机学习。借用一下浅墨大哥写的设计模式和案例：（缅怀，人走了，知乎博客还在影响着我们）
【游戏设计模式】之三 状态模式、有限状态机 & Unity版本实现
状态机Demo：Behavioral Patterns-State Pattern-Exmaple4
接下来会参考这个案例用框架完成这个Demo的功能，Demo的流程图如下

Demo工作流：

ProcedureFSM：流程类
FSM_Hero：英雄逻辑类
State:FsmState状态类
创建ProcedureFSM流程类，在流程类中创建英雄实体并添加逻辑类FSM_Hero，英雄逻辑类中创建四种状态类，随后在四个状态类中完成触发及状态切换等工作。（流程启动，实体创建及数据表配置请参考本专栏之前的内容）
下面贴上代码：
下蹲状态：

public class DuckingState : FsmState<FSM_Hero>
{
    public override void OnEnter(IFsm<FSM_Hero> fsm)
    {
        Debug.Log("------------------------Heroine in DuckingState~!（进入下蹲躲避状态！）");
    }
    public override void OnUpdate(IFsm<FSM_Hero> fsm, float elapseSeconds, float realElapseSeconds)
    {
        HandleInput(fsm);
    }

    public void HandleInput(IFsm<FSM_Hero> fsm)
    {
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.DownArrow))
        {
            Debug.Log("已经在下蹲躲避状态中！");
            return;
        }
        if (Input.GetKeyUp(KeyCode.UpArrow))
        {
            Debug.Log("get GetKeyUp.UpArrow!");
            ChangeState<StandingState>(fsm);
        }
    }
}

站立状态：

public class StandingState : FsmState<FSM_Hero>
{
    public override void OnEnter(IFsm<FSM_Hero> fsm)
    {
        Debug.Log("------------------------Heroine in StandingState~!（进入站立状态！）");
    }
    public override void OnUpdate(IFsm<FSM_Hero> fsm, float elapseSeconds, float realElapseSeconds)
    {
        HandleInput(fsm);
    }

    public void HandleInput(IFsm<FSM_Hero> fsm)
    {
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.UpArrow))
        {
            Debug.Log("get KeyCode.UpArrow!");
            ChangeState<JumpingState>(fsm);
        }
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.DownArrow))
        {
            Debug.Log("get KeyCode.DownArrow!");
            ChangeState<DuckingState>(fsm);
        }
    }
}

下斩状态：

public class DrivingState : FsmState<FSM_Hero>
{
    public override void OnEnter(IFsm<FSM_Hero> fsm)
    {
        Debug.Log("------------------------Heroine in DrivingState~!（进入下斩状态！）");
    }
    public override void OnUpdate(IFsm<FSM_Hero> fsm, float elapseSeconds, float realElapseSeconds)
    {
        HandleInput(fsm);
    }

    public void HandleInput(IFsm<FSM_Hero> fsm)
    {
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.UpArrow))
        {
            Debug.Log("get KeyCode.UpArrow!");
            ChangeState<StandingState>(fsm);
        }
    }
}

跳跃状态：

public class JumpingState : FsmState<FSM_Hero>
{
    public override void OnEnter(IFsm<FSM_Hero> fsm)
    {
        Debug.Log("------------------------Heroine in JumpingState~!(进入跳跃状态！)");
    }
    public override void OnUpdate(IFsm<FSM_Hero> fsm, float elapseSeconds, float realElapseSeconds)
    {
        HandleInput(fsm);
    }

    public void HandleInput(IFsm<FSM_Hero> fsm)
    {
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.UpArrow))
        {
            Debug.Log("get GetKeyDown.UpArrow! but already in Jumping! return!(已经在跳跃状态中！)");
            return;
        }
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.DownArrow))
        {
            Debug.Log("get KeyCode.DownArrow!");
            ChangeState<DrivingState>(fsm);
        }
    }
}

英雄逻辑类

public class FSM_Hero : EntityLogic
{
    public override void OnInit(object userData)
    {
        base.OnInit(userData);

        FsmState<FSM_Hero>[] heroState =
        {
            new StandingState(),
            new DuckingState(),
            new JumpingState(),
            new DrivingState(),
        };
        var heroFsm = StarForce.GameEntry.Fsm.CreateFsm(this, heroState);
        heroFsm.Start<StandingState>();
    }

    public override void OnShow(object userData)
    {
        base.OnShow(userData);
    }
    
    public override void OnHide(bool isShutdown, object userData)
    {
        base.OnHide(isShutdown, userData);
        StarForce.GameEntry.Fsm.DestroyFsm<FSM_Hero>();
    }

    public override void OnUpdate(float elapseSeconds, float realElapseSeconds)
    {
        base.OnUpdate(elapseSeconds, realElapseSeconds);
    }
}

Demo流程启动：

public class ProcedureFSM : ProcedureBase
{
    public override bool UseNativeDialog
    {
        get
        {
            return true;
        }
    }
    public override void OnEnter(ProcedureOwner procedureOwner)
    {
        base.OnEnter(procedureOwner);
        GameEntry.Entity.ShowEntity<FSM_Hero>(99999, "Assets/GameMain/Entities/Hero.prefab", "Aircraft");
    }
}

数据交互

状态机内部不同状态间通常需要数据交互，GetData,SetData,HasData,RemoveData四个接口提供了数据的获取、设置、是否存在、删除的功能。数据以key-value的形式存储于字典中。
框架对于数据做了一层封装，获取数据时，不用关心是什么类型，用统一的接口获取，强制转换。传入数据时，也可根据自己的需要自定义数据类型。
如下代码，是框架定义的数据类型，演示了四种接口的使用

VarBoolean a = new VarBoolean();
a.Value = true;
heroFsm.SetData("name", a);
g = (bool)heroFsm.GetData("name").GetValue();
if (heroFsm.HasData("name"))
{
    heroFsm.RemoveData("name");
}

自定义数据类型的两种写法如下，用bool类型做一个演示。
方式一：

public class Boolable : Variable
{
    public bool? value;
    public Boolable(bool? value = null)
    {
        this.value = value;
    }
    public override Type Type => value.GetType();

    public override void Clear()
    {
        value = null;
    }
    public override object GetValue()
    {
        return value;
    }
    public override void SetValue(object value)
    {
        this.value = (bool)value;
    }
}

方式二：

public class Boolean : Variable<bool>
{
    /// 

    /// 初始化 System.Boolean 变量类的新实例。
    /// 
    public Boolean()
    {
    }

    /// 

    /// 从 System.Boolean 到 System.Boolean 变量类的隐式转换。
    /// 
    /// 值。
    public static implicit operator Boolean(bool value)
    {
        Boolean varValue = ReferencePool.Acquire<Boolean>();
        varValue.Value = value;
        return varValue;
    }

    /// 

    /// 从 System.Boolean 变量类到 System.Boolean 的隐式转换。
    /// 
    /// 值。
    public static implicit operator bool(Boolean value)
    {
        return value.Value;
    }
}

两种方式没有本质上的区别，Variable是框架的抽象变量类，变量的类型用泛型表示，如果继承于该类，只需定义构造函数即可。如果对于SetData,GetData有其他的实现形式，可以直接继承于Variable。