共享节点型的行为树架构（1）
转自：http://www.aisharing.com/archives/563
我在博客上已经聊了很多关于行为树的基本概念了，我也实现了一个简单的行为树库供大家参考，在实践中，我一直没有考虑过行为树对于内存占用的问题，因为在我上一个足球的项目里，场上一共就是10个人，内存的使用相较于其他模块而言，实在是微乎其微。但如果对于存在大量NPC的游戏来说，每一个NPC都生成一个完整的行为树实例，那内存的占用量就显得很可观了，特别是对于网络程序的服务器端，或者对于移动设备上的游戏来说，内存的优化，是不得不考虑的问题，所以这就有必要来重新思考一下优化行为树内存占用的策略。
前段时间在aigamedev上看到一篇介绍行为树的视频里，提到了一种共享节点型的行为树的概念，可以改善内存的使用情况，在这里，和大家一起分享和探讨一下。
在原本的行为树架构里，我们提到的一个最终要的概念就是“节点”，不论是“控制节点”，还是“行为节点”，从代码层面上来说，都是继承自“节点”，换句话说，就是节点的一种。行为树就是由这些节点所组成的，在实践中，每一个节点其实包含了两种数据，一个是构成行为树结构的数据（Structure Data），比如子节点指针，父节点指针，通用数据等等，这些数据用来搭建出行为树。还有一种数据是运行时数据（Runtime Data），是运行时会变化的，比如一些计数器，游戏相关数据等等。假设我们有行为树A，它会被附加在100个NPC上，按照原来的架构，我们会复制100份A的实例分别给这100个NPC。如果仔细分析的话，因为他们用的是同一种行为树结构，所以构成行为树结构的数据在这100个A的实例中是一模一样！由此我们就可以想到，其实，所有的这100个A的实例中只需要共享一个份结构数据就可以了，这样就可以节省很多的内存消耗，如下图所示：
这样的行为树架构就被称为“共享性节点的行为树”，它把原本的“节点”分成三个部分：
节点（Node）：和原来的节点概念有所不同，这个节点仅包含结构性数据，在所有的行为树实例中共享。并且负责创建该节点所能执行的任务。比如一个带选择功能的控制节点，就会产生一个带选择逻辑的任务。
任务（Task）：保存运行时特有的数据，并执行逻辑
行为（Behaivor）：保存由当前节点做创建的任务，并更新任务的状态
可能用文字叙述的话，大家对上面的概念还不是很好理解，我还是直接给大家看一下相关的代码
1: class Node
2: {
3: public
4: ...
5: virtual Task* CreateTask() = 0;
6: virtual void DestroyTask(Task* pTask) = 0;
7: ...
8: protected:
9: Node* m_pParent;
10: };
可以看到在节点中，我们有两个方法，一个是CreateTask，一个是DestroyTask，前者用来创建一个任务，后者用来销毁一个任务，作为结构性数据的m_pParent也存在Node这个类中。有了这个Node类，我们就可以创建一个带子节点功能的Node类，称之为CompositeNode
1: typedef std::vector<Node*> Nodes;
2:
3: class CompositeNode : public Node
4: {
5: public:
6: Node* GetChild(int idx)；
7: void AddChild(Node* node)；
8: int GetChildCount() const；
9: protected:
10: Nodes m_Children;
11: };
子节点也是结构性数据的一部分，所以也作为成员变量存在CompositeNode的类中，这样有了这个类，我们就可以搭建出一棵树状的结构了，不过这些Node类都是基类，因为我们并没有实现创建任务和销毁任务的方法，这个稍后会提到，下面我们来看一下Task类
1: class Task
2: {
3: public:
4: Task(Node* pNode):m_pNode(pNode){}
5: virtual ~Task(){};
6: virtual void OnInit(
7: const BevNodeInputParam& inputParam) = 0;
8: virtual BevRunningStatus OnUpdate(
9: const BevNodeInputParam& inputParam,
10: BevNodeOutputParam& outputParam) = 0;
11: virtual void OnTerminate(
12: const BevNodeInputParam& inputParam) = 0;
13: protected:
14: Node* m_pNode;
15: };
Task类是用来执行具体逻辑的，所以它包含了三个最基本的控制方法，一个是初始化（OnInit），一个是每帧的更新（OnUpdate），最后一个是销毁（OnTerminate），概念上也是很好理解的。
比较以前行为树的实现，和现在的实现就可以发现，以前的行为树中，我们一个Node类，即包含了结构性的数据，比如子节点，父节点等等，也包含了逻辑信息，运行时信息，现在，根据共享节点型行为树的概念，我们把它们一份为二了，将结构性信息都放到了新的Node类中，将逻辑和运行时信息都放到Task类中。那如何把这两个部分结合起来呢，这就要用到前面提到的新的“行为（Behavior）”类了
1: class Behavior
2: {
3: public:
4: ...
5: void Install(Node& node)
6: {
7: Uninstall();
8:
9: m_pNode = &node;
10: m_pTask = m_pNode->CreateTask();
11: }
12: void Uninstall()
13: {
14: if(!m_pTask) return;
15: if(!m_pNode) return;
16: m_pNode->DestroyTask(m_pTask);
17: m_pTask = NULL;
18: m_eStatus = k_BRS_Invalid;
19: }
20: BevRunningStatus Update(
21: const BevNodeInputParam& inputParam,
22: BevNodeOutputParam& outputParam)
23: {
24: if(m_eStatus == k_BRS_Invalid)
25: m_pTask->OnInit(inputParam);
26: BevRunningStatus ret = m_pTask->OnUpdate(inputParam, outputParam);
27: if(ret != k_BRS_Executing)
28: {
29: m_pTask->OnTerminate(inputParam);
30: m_eStatus = k_BRS_Invalid;
31: }
32: else
33: {
34: m_eStatus = ret;
35: }
36: return ret;
37: }
38: private:
39: Node* m_pNode;
40: Task* m_pTask;
41: BevRunningStatus m_eStatus;
42: };
行为类中Install函数可谓是这种行为树架构的核心部分，他在用给定的节点创建了一个相应的任务任务实例，然后在后续的Update函数中更新这个任务的实例。Install函数的重要之处在于，节点是作为参数传入的！！这样我们就可以用同一个节点指针（相当于行为树结构的根节点指针），创建多个的任务实例，而且该节点上绑定的是何种任务，完全是由节点所决定的！这样就保证了，同一个行为树结构产生的一定是同一种行为树的逻辑。是不是很赞?:)
以上就是共享节点型行为树的一个概念，至于选择，序列，并行等节点如何实现，我会在下一篇文章里说明。下面的连接是同一个示例程序（单击鼠标可以添加10个智能体），但是是用两种行为树来实现，看看当加到200个智能体的时候，所占用内存的区别(因为原本的行为树实现方式中，有一些不必要的数据，所以并不是十分精确，但可以说明一定的问题)。具体代码，我会在下一篇文章中给出下载链接。
示例程序下载