unity 有限状态机

首先从此链接上映入眼帘的是两个脚本加一个例子，由于是全英文的，估计大部分人不愿意碰这玩意，没办法，这就是瓶颈。如果你想更进一步的必须得越过这道坎，这就是核心竞争力！不过现在你不读也行，因为我会一步一步为您解刨这个状态机系统的。我想我这是帮人还是害人呢？您认为呢？脚本如下：


FSMSystem.cs

1. using UnityEngine;
   
2. using System.Collections;
   
3. using System.Collections.Generic;
   
4. public enum Transition
   
5. {
   
6. //定义了一个Transition(转换)类型的枚举变量，所以我们接下来要根据实际情况扩展此枚举变量。
   
7.     NullTransition = 0,
   
8. }
   
9. 
   
10. public enum StateID
    
11. {
    
12. //定义了一个StateId（状态ID）类型的枚举变量，所以我们接下来也要根据实际情况扩展此枚举变量。
    
13.     NullStateID = 0,
    
14. }
    
15. 
    
16. public abstract class FSMState//抽象类，我们必须继承它才可以在脚本中实例化并使用它
    
17. {
    
18.     protected Dictionary<Transition, StateID> map = new Dictionary<Transition, StateID>();
    
19.     /*这个成员变量是一个Dictionary类型，就相当于java中的Map类型，存储的是一个个的关联对。此刻我们存储的关联对类型就是上面我们定义的连个枚举类型。那么接下来我们猜也能才出来我们一定会向其添加关联对，可能还会移除此关联对。那么这个东西的用处我们现在还是很迷茫，不要紧，继续向下看吧！没问题的。*/
    
20.     protected StateID stateID;
    
21.     public StateID ID { get { return stateID; } }
    
22.     public void AddTransition(Transition trans, StateID id)//增加关联对（转换，状态ID）
    
23.     {
    
24.         // Check if anyone of the args is invalid
    
25.         if (trans == Transition.NullTransition)//如果增加的转换是个NullTransition（空转换），直接Debug.LogError，然后返回
    
26.         {
    
27.             Debug.LogError("FSMState ERROR: NullTransition is not allowed for a real transition");
    
28.             return;
    
29.         }
    
30.         if (id == StateID.NullStateID)//如果状态ID是NullStateID（空状态ID），怎么办？还是Debug.LoError，然后返回
    
31.         {
    
32.             Debug.LogError("FSMState ERROR: NullStateID is not allowed for a real ID");
    
33.             return;
    
34.         }
    
35.         if (map.ContainsKey(trans))//如果将要增加的关联对是之前就存在与关联容器中，也照样Debug.LogError，之后返回被调用处
    
36.         {
    
37.             Debug.LogError("FSMState ERROR: State " + stateID.ToString() + " already has transition " + trans.ToString() +
    
38.                        "Impossible to assign to another state");
    
39.             return;
    
40.         }
    
41.         map.Add(trans, id);//冲破了这些阻碍的话，终归可以添加此关联对了，下面的DeleteTransition函数就不用我写注释了吧！
    
42.     }
    
43.     public void DeleteTransition(Transition trans)//删除关联对函数，前提是里面要有这个关联对啊！
    
44.     {
    
45.         if (trans == Transition.NullTransition)
    
46.         {
    
47.             Debug.LogError("FSMState ERROR: NullTransition is not allowed");
    
48.             return;
    
49.         }
    
50.         if (map.ContainsKey(trans))
    
51.         {
    
52.             map.Remove(trans);
    
53.             return;
    
54.         }
    
55.         Debug.LogError("FSMState ERROR: Transition " + trans.ToString() + " passed to " + stateID.ToString() +
    
56.                        " was not on the state's transition list");
    
57.     }
    
58. 
    
59.     public StateID GetOutputState(Transition trans)//此函数由下面这个脚本FSMSystem.cs中的PerformTransition函数调用。是用来检索状态的。
    
60.     {
    
61.         if (map.ContainsKey(trans))
    
62.         {
    
63.             return map[trans];
    
64.         }
    
65.         return StateID.NullStateID;
    
66.     }
    
67.     public virtual void DoBeforeEntering() { }//从名字就可以看出它的作用是什么，但是我们得在FSMSystem.cs中得到答案。
    
68.     public virtual void DoBeforeLeaving() { }
    
69.     public abstract void Reason(GameObject player, GameObject npc);
    
70.     /*这个函数与下面这个函数是这个类中最重要的函数。Reason函数负责监听环境条件的改变并触发相应的事件转换。Act函数的作用在于表现当前状态下NPC的行为。我们得在这个抽象类的子类中覆写这两个方法。
    
71.         
    
72. */    
    
73.     public abstract void Act(GameObject player, GameObject npc);
    
74. 
    
75. }

复制代码

FSMSystem.cs:

1. using UnityEngine;
   
2. using System.Collections;
   
3. using System.Collections.Generic;
   
4. 
   
5. public class FSMSystem {
   
6. 
   
7.     private List<FSMState> states;//此类中植入一个类型为FSMState的List容器
   
8. 
   
9.     // The only way one can change the state of the FSM is by performing a transition
   
10.     //唯一你可以改变FSM中的状态的方法是事先一个转换，这样讲估计有点难以理解，不过我会通过例子来讲解的。
    
11. 
    
12. 
    
13.     // Don't change the CurrentState directly  不要直接修改CurrentState的值。
    
14.     private StateID currentStateID ;
    
15.     public StateID CurrentStateID { get { return currentStateID; } }//记住，不要直接修改这个变量，之所以让他公有是因为得让其他脚本调用这个变量。
    
16.     private FSMState currentState;//记录当前状态
    
17.     public FSMState CurrentState { get { return currentState; } }//同上
    
18. 
    
19.     public FSMSystem()
    
20.     {
    
21.         states = new List<FSMState>();//实例化states。
    
22.     }
    
23. 
    
24.     public void AddState(FSMState s)//增加状态转换对
    
25.     {
    
26.         
    
27. if (s == null)
    
28. 
    
29.         {
    
30.             Debug.LogError("FSM ERROR: Null reference is not allowed");
    
31.         }
    
32. 
    
33.        if (states.Count == 0)/*第一次添加时必定执行这块代码，因为一开始states是空的，并且这块代码设置了第一次添加的状态是
    
34. 默认的当前状态。这一点读者一定要理解，不然对于后面的东西读者会非常困惑的，因为其他地方没有地方设置运行后默认的当前状态。*/
    
35. 
    
36.         {
    
37.             states.Add(s);
    
38.             currentState = s;
    
39.             currentStateID = s.ID;//这里实例化了这两个成员变量
    
40.             return;
    
41.         }
    
42. 
    
43.          foreach (FSMState state in states)//排除相同的状态
    
44.         {
    
45.             if (state.ID == s.ID)
    
46.             {
    
47.                 Debug.LogError("FSM ERROR: Impossible to add state " + s.ID.ToString() +
    
48.                                " because state has already been added");
    
49.                 return;
    
50.             }
    
51.         }
    
52.         states.Add(s);//这一句代码第一次不执行，因为第一次states是空的，执行到上面的if里面后立即返回了
    
53.     }
    
54. 
    
55.    
    
56.     public void DeleteState(StateID id)//跟据ID来从容器states中定向移除FSMState实例
    
57.     {
    
58.         
    
59. if (id == StateID.NullStateID)
    
60. 
    
61.         {
    
62.             Debug.LogError("FSM ERROR: NullStateID is not allowed for a real state");
    
63.             return;
    
64.         }
    
65. 
    
66.        
    
67. foreach (FSMState state in states)
    
68. 
    
69.         {
    
70.             if (state.ID == id)
    
71.             {
    
72.                 states.Remove(state);
    
73.                 return;
    
74.             }
    
75.         }
    
76.         Debug.LogError("FSM ERROR: Impossible to delete state " + id.ToString() +
    
77.                        ". It was not on the list of states");
    
78.     }
    
79. 
    
80.     public void PerformTransition(Transition trans)//执行转换
    
81.     {
    
82.         
    
83. if (trans == Transition.NullTransition)
    
84. 
    
85.         {
    
86.             Debug.LogError("FSM ERROR: NullTransition is not allowed for a real transition");
    
87.             
    
88.         }
    
89. 
    
90.         // Check if the currentState has the transition passed as argument
    
91.         StateID id = currentState.GetOutputState(trans);//这下我们得回到当初我所说讲到的FSMState.cs中的那个检索状态的函数。如果检索不出来，就返回NullStateId，即执行下面if语句。
    
92.         if (id == StateID.NullStateID)
    
93.         {
    
94.             Debug.LogError("FSM ERROR: State " + currentStateID.ToString() + " does not have a target state " +
    
95.                            " for transition " + trans.ToString());
    
96.             return;
    
97.         }
    
98. 
    
99.        
    
100. currentStateID = id;//还是那句话，如果查到了有这个状态，那么我们就将其赋值给成员变量currentStateID。
     
101. 
     
102.         foreach (FSMState state in states)//遍历此状态容器
     
103.         {
     
104.             if (state.ID == currentStateID)
     
105.             {
     
106.                
     
107. currentState.DoBeforeLeaving();//我们在转换之前或许要做点什么吧！，所以我们如有需要，得在FSMState实现类中覆写一下这个方法
     
108. 
     
109. 
     
110.                 currentState = state;//好了，做完了转换之前的预备工作（DoBeforeLeaving），是时候该转换状态了
     
111. 
     
112.                
     
113. currentState.DoBeforeEntering();//状态转换完成之后，有可能得先为新状态做点事吧，那么我们也得DoBeforeEntering函数
     
114. 
     
115.                 break;
     
116.             }
     
117.         }
     
118.      
     
119.     } 
     
120. }

复制代码

我想大家对此脚本已有了一定的理解了，但是估计还不知道怎么用吧！我给的链接上有一个Example例子，但是光看这个要想想熟练运用这个状态机系统确实得花一番心思。所以我来一步一步地解剖这个例子：

1. using System;
   
2. using System.Collections.Generic;
   
3. using System.Text;
   
4. using UnityEngine;
   
5. 
   
6. [RequireComponent(typeof(Rigidbody))]
   
7. public class NPCControl : MonoBehaviour
   
8. {
   
9.     public GameObject player;//主角
   
10.     public Transform[] path;//多个寻路点
    
11.     private FSMSystem fsm;//内置一个fsm
    
12. 
    
13.     public void SetTransition(Transition t) //转换状态
    
14.     {
    
15.          fsm.PerformTransition(t);
    
16.      }
    
17. 
    
18.     public void Start()
    
19.     {
    
20.         MakeFSM();//首先初始化状态机，执行MakeFSM函数
    
21.     }
    
22. 
    
23.     public void FixedUpdate()//作为驱动源
    
24.     {
    
25.         fsm.CurrentState.Reason(player, gameObject);//定期（默认是0.02秒，在Edit->rojectSetting->Time中可以发现）调用当前FSMState中的Reason函数，用以检测外界环境是否发生变化，并且根据发生的变化来执行某些事件
    
26.         fsm.CurrentState.Act(player, gameObject);//定期执行当前状态下的某些行为
    
27.     }
    
28. 
    
29.         // The NPC has two states: FollowPath and ChasePlayer
    
30.         // If it's on the first state and SawPlayer transition is fired, it changes to ChasePlayer
    
31.         // If it's on ChasePlayerState and LostPlayer transition is fired, it returns to FollowPath
    
32.     private void MakeFSM()
    
33.     {
    
34.         FollowPathState follow = new FollowPathState(path);//定义并实例化FSMState
    
35.         follow.AddTransition(Transition.SawPlayer, StateID.ChasingPlayer);//向其添加转换对
    
36.         
    
37. 
    
38. ChasePlayerState chase = new ChasePlayerState();
    
39. 
    
40. 
    
41.         chase.AddTransition(Transition.LostPlayer, StateID.FollowingPath);
    
42.         //我画一张图，你们就明白了这句话了：

复制代码

 


那个实心的箭头代表的代码就是上面圆角矩形里面的代码。看了之后我们因该明白了那两句代码的现实意义了吧！即定义转换，也就是floow状态可以与chase互相转换，如果我们填充的状态中出现了别的状态比如说：state0，此时状态floow就不能转换到state0了，同样state0也无法转换到floow。

***************************************************
       

1. fsm = new FSMSystem();//实例化fsm
   
2.         fsm.AddState(follow);//将follow装载到fsm中
   
3.         fsm.AddState(chase);//将chase装载到fsm中
   
4.     }
   
5. }
   
6. 
   
7. public class FollowPathState : FSMState
   
8. /*继承抽象类FSMState，但是得注意一点：我们得在抽象类FSMState脚本中的两个枚举变量分别加入对应的枚举变量，比如在Transition中加入SawPlayer，LostPlayer；在StateID中加入ChasingPlayer，FollowingPath。*/
   
9. {
   
10.     private int currentWayPoint;
    
11.     private Transform[] waypoints;
    
12. 
    
13.     public FollowPathState(Transform[] wp) 
    
14.     { 
    
15.         waypoints = wp;
    
16.         currentWayPoint = 0;
    
17.         stateID = StateID.FollowingPath;
    
18.     }
    
19. 
    
20.     public override void Reason(GameObject player, GameObject npc)
    
21.     {
    
22.         // If the Player passes less than 15 meters away in front of the NPC
    
23.         RaycastHit hit;
    
24.         if (Physics.Raycast(npc.transform.position, npc.transform.forward, out hit, 15F))
    
25.         {
    
26.             if (hit.transform.gameObject.tag == "player")
    
27.                 npc.GetComponent<NPCControl>().SetTransition(Transition.SawPlayer);//当射线射到的物体的标签为Player时，触发转换。
    
28.         }
    
29.     }
    
30. 
    
31.     public override void Act(GameObject player, GameObject npc)//当NPC当前状态为follow时不断执行以下行为。下面那个类的用法也是一样的。
    
32.     {
    
33.         // Follow the path of waypoints
    
34.                 // Find the direction of the current way point 
    
35.         Vector3 vel = npc.rigidbody.velocity;
    
36.         Vector3 moveDir = waypoints[currentWayPoint].position - npc.transform.position;
    
37. 
    
38.         if (moveDir.magnitude < 1)
    
39.         {
    
40.             currentWayPoint++;
    
41.             if (currentWayPoint >= waypoints.Length)
    
42.             {
    
43.                 currentWayPoint = 0;
    
44.             }
    
45.         }
    
46.         else
    
47.         {
    
48.             vel = moveDir.normalized * 10;
    
49. 
    
50.             // Rotate towards the waypoint
    
51.             npc.transform.rotation = Quaternion.Slerp(npc.transform.rotation,
    
52.                                                       Quaternion.LookRotation(moveDir),
    
53.                                                       5 * Time.deltaTime);
    
54.             npc.transform.eulerAngles = new Vector3(0, npc.transform.eulerAngles.y, 0);
    
55. 
    
56.         }
    
57. 
    
58.         // Apply the Velocity
    
59.         npc.rigidbody.velocity = vel;
    
60.     }
    
61. 
    
62. } // FollowPathState
    
63. 
    
64. public class ChasePlayerState : FSMState//同上。
    
65. {
    
66.     public ChasePlayerState()
    
67.     {
    
68.         stateID = StateID.ChasingPlayer;
    
69.     }
    
70. 
    
71.     public override void Reason(GameObject player, GameObject npc)
    
72.     {
    
73.         // If the player has gone 30 meters away from the NPC, fire LostPlayer transition
    
74.         if (Vector3.Distance(npc.transform.position, player.transform.position) >= 30)
    
75.             npc.GetComponent<NPCControl>().SetTransition(Transition.LostPlayer);
    
76.     }
    
77. 
    
78.     public override void Act(GameObject player, GameObject npc)
    
79.     {
    
80.         // Follow the path of waypoints
    
81.                 // Find the direction of the player                 
    
82.         Vector3 vel = npc.rigidbody.velocity;
    
83.         Vector3 moveDir = player.transform.position - npc.transform.position;
    
84. 
    
85.         // Rotate towards the waypoint
    
86.         npc.transform.rotation = Quaternion.Slerp(npc.transform.rotation,
    
87.                                                   Quaternion.LookRotation(moveDir),
    
88.                                                   5 * Time.deltaTime);
    
89.         npc.transform.eulerAngles = new Vector3(0, npc.transform.eulerAngles.y, 0);
    
90. 
    
91.         vel = moveDir.normalized * 10;
    
92. 
    
93.         // Apply the new Velocity
    
94.         npc.rigidbody.velocity = vel;
    
95.     }
    
96. 
    
97. }

复制代码

我来总结一下，此状态机框架的用法如下：首先我们得填充抽象类FSMState中的两个枚举类型，然后针对具体情况继承此抽象类并设计脚本，且脚本中必须有一个FSMSystem类型成员变量（可以仿照上面的例子），并且要在Update或FIxedUpdate等函数中不断驱动此状态机运行。且首先我们得用一些FSMState实例来装载此状态机系统实例。而且我们得对每一个FSMState实例添加转换对，控制该状态转换的方向。最后在每个FSMState子类中覆写Reson与Act函数。其中Reson是监听外界条件变化的并且执行某些转换，而Act是表现当前状态行为的函数。

了解了这些，你还觉得自己不会用这个FSMSystem吗？多用用就好了，下次见！

原文链接：http://www.narkii.com/club/thread-272375-1.html