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【转】有限状态机用法教程

發布時間：2023/12/10 编程问答 36 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了【转】有限状态机用法教程小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

如博文無法正常顯示，請訪問原文地址：?https://blog.csdn.net/ChinarCSDN/article/details/82263126

有限狀態機用法教程

文章目錄

有限狀態機用法教程
@[toc]
1
Finite-state machine?—— 有限狀態機
2
Foreword?—— 前言()
3
Example?—— 示例
4
Moltimode?—— 多狀態
5
GameManager?——游戲總控腳本
6
View?—— 視圖腳本
7
Final effect?—— 最終效果
8
Project?—— 項目文件
支持
May Be?—— 搞開發，總有一天要做的事！

全文高清圖片，點擊即可放大觀看?(很多人竟然不知道)

1

Finite-state machine?—— 有限狀態機

有限狀態機簡稱：?FSM?—— 簡稱狀態機

是表示有限個狀態以及在這些狀態之間的轉移和動作等行為的數學模型

其他的不多說，對于我們開發者來說，狀態機可以在全局視角下，管理我們的游戲狀態/人物狀態

使我們的工程邏輯清晰，將游戲/項目各個狀態的轉換，交由狀態機統一管理

極大的避免了當狀態過多 / 轉換狀態過多時，每次都需要調用相應函數來完成轉換的麻煩

對于初學者來講，套用狀態機來對狀態進行管理，可能認為過于麻煩

其實不用怕，那只是因為不熟悉用法和邏輯流程導致的

熟練的運用狀態機來管理我們的項目狀態，是很有必要的

那會使后期，我們的工程非常便于維護

2

Foreword?—— 前言()

網上的大神們為了更全面的闡述狀態機的具體工作方式，他們有些說的極為詳細

但對于初學者來講，直接看這樣的圖解，教程，多數都是一臉懵逼

例如：(圖片引用自網絡大神博客)

眾所周知?Chinar?這些大神講的略有不同

Chinar?會通過一些簡單的例子，來帶領初學者了解并學會如何使用狀態機來管理我們的工程.

師傅領進門，修行靠個人 ,一切都需要先入門后，自己再慢慢擴展，不然一切都是扯淡

3

Example?—— 示例

腳本引用自?Wiki.unity3d?——?源碼鏈接

這里?Chinar?用一個簡單的游戲狀態切換邏輯來說明狀態機用法

MVC?設計模式

FSM?一共2個類，不需要掛載到游戲對象上

FSMState?狀態父類，所有子類狀態都繼承于這個類

例如以下工程：我們要需要2個狀態：?菜單狀態與游戲狀態

那么這兩個類MenuState 和 GameState都需要繼承自?FSMState

狀態機腳本

<code class="language-c">using UnityEngine; using System.Collections.Generic; using UnityEngine.Experimental.PlayerLoop;/// <summary> /// Place the labels for the Transitions in this enum. —— 在此枚舉中放置轉換的標簽。 /// Don't change the first label, NullTransition as FSMSystem class uses it. —— 不要改變第一個標簽：NullTransition，因為FSMSystem類使用它。 /// </summary> public enum Transition {NullTransition = 0, // Use this transition to represent a non-existing transition in your system —— 使用此轉換表示系統中不存在的轉換Game, //轉到游戲Menu //轉到菜單 }/// <summary> /// Place the labels for the States in this enum. —— 在此枚舉中放置狀態的標簽。 /// Don't change the first label, NullStateID as FSMSystem class uses it.不要改變第一個標簽：NullStateID，因為FSMSystem類使用它。 /// </summary> public enum StateID {NullStateId = 0, // Use this ID to represent a non-existing State in your system —— 使用此ID表示系統中不存在的狀態Menu, //菜單Game //游戲 }/// <summary> /// This class represents the States in the Finite State System.該類表示有限狀態系統中的狀態。 /// Each state has a Dictionary with pairs (transition-state) showing 每個狀態都有一個對顯示(轉換狀態)的字典 /// which state the FSM should be if a transition is fired while this state is the current state.如果在此狀態為當前狀態時觸發轉換，則FSM應處于那種狀態。 /// Method Reason is used to determine which transition should be fired .方法原因用于確定應觸發哪個轉換。 /// Method Act has the code to perform the actions the NPC is supposed do if it's on this state.方法具有執行NPC動作的代碼應該在這種狀態下執行。 /// </summary> public abstract class FSMState : MonoBehaviour {public Dictionary<Transition, StateID> map = new Dictionary<Transition, StateID>(); //字典《轉換，狀態ID》protected StateID stateID; //私有IDpublic StateID ID //狀態ID{get { return stateID; }}protected GameManager manager; //保證子類狀態可以訪問到總控 GameManagerpublic GameManager Manager{set { manager = value; }}/// <summary>/// 添加轉換/// </summary>/// <param name="trans">轉換狀態</param>/// <param name="id">轉換ID</param>public void AddTransition(Transition trans, StateID id){if (trans == Transition.NullTransition) // Check if anyone of the args is invalid —— //檢查是否有參數無效{Debug.LogError("FSMState ERROR: NullTransition is not allowed for a real transition");return;}if (id == StateID.NullStateId){Debug.LogError("FSMState ERROR: NullStateID is not allowed for a real ID");return;}if (map.ContainsKey(trans)) // Since this is a Deterministic FSM,check if the current transition was already inside the map —— 因為這是一個確定性FSM，檢查當前的轉換是否已經在字典中{Debug.LogError("FSMState ERROR: State " + stateID.ToString() + " already has transition " + trans.ToString() +"Impossible to assign to another state");return;}map.Add(trans, id);}/// <summary>/// This method deletes a pair transition-state from this state's map. —— 該方法從狀態映射中刪除一對轉換狀態。/// If the transition was not inside the state's map, an ERROR message is printed. —— 如果轉換不在狀態映射內，則會打印一條錯誤消息。/// </summary>public void DeleteTransition(Transition trans){if (trans == Transition.NullTransition) // Check for NullTransition —— 檢查狀態是否為空{Debug.LogError("FSMState ERROR: NullTransition is not allowed");return;}if (map.ContainsKey(trans)) // Check if the pair is inside the map before deleting —— 在刪除之前，檢查這一對是否在字典中{map.Remove(trans);return;}Debug.LogError("FSMState ERROR: Transition " + trans.ToString() + " passed to " + stateID.ToString() +" was not on the state's transition list");}/// <summary>/// This method returns the new state the FSM should be if this state receives a transition and—— 如果該狀態接收到轉換,該方法返回FSM應該為新狀態/// 得到輸出狀態/// </summary>public StateID GetOutputState(Transition trans){if (map.ContainsKey(trans)) // Check if the map has this transition —— 檢查字典中是否有這個狀態{return map[trans];}return StateID.NullStateId;}/// <summary>/// This method is used to set up the State condition before entering it. —— 該方法用于在進入狀態條件之前設置狀態條件。/// It is called automatically by the FSMSystem class before assigning it to the current state.—— 在分配它之前，FSMSystem類會自動調用它到當前狀態/// </summary>public virtual void DoBeforeEntering(){}/// <summary>/// 此方法用于在FSMSystem更改為另一個變量之前進行任何必要的修改。在切換到新狀態之前，FSMSystem會自動調用它。/// This method is used to make anything necessary, as reseting variables/// before the FSMSystem changes to another one. It is called automatically/// by the FSMSystem before changing to a new state./// </summary>public virtual void DoBeforeLeaving(){}/// <summary>/// 這個方法決定狀態是否應該轉換到它列表上的另一個NPC是對這個類控制的對象的引用/// This method decides if the state should transition to another on its list/// NPC is a reference to the object that is controlled by this class/// </summary>public virtual void Reason(){}/// <summary>/// 這種方法控制了NPC在游戲世界中的行為。/// NPC做的每一個動作、動作或交流都應該放在這里/// NPC是這個類控制的對象的引用/// This method controls the behavior of the NPC in the game World./// Every action, movement or communication the NPC does should be placed here/// NPC is a reference to the object that is controlled by this class/// </summary>public virtual void Act(){} }/// <summary> /// FSMSystem class represents the Finite State Machine class.FSMSystem類表示有限狀態機類。 /// It has a List with the States the NPC has and methods to add, 它句有一個狀態列表，NPC有添加、刪除狀態和更改機器當前狀態的方法。 /// delete a state, and to change the current state the Machine is on. /// </summary> public class FSMSystem {private List<FSMState> states; //狀態集// The only way one can change the state of the FSM is by performing a transition 改變FSM狀態的唯一方法是進行轉換// Don't change the CurrentState directly 不要直接改變當前狀態private StateID currentStateID;public StateID CurrentStateID{get { return currentStateID; }}private FSMState currentState;public FSMState CurrentState{get { return currentState; }}/// <summary>/// 默認構造函數/// </summary>public FSMSystem(){states = new List<FSMState>();}/// <summary>/// 設置當前狀態/// </summary>/// <param name="state">初始狀態</param>public void SetCurrentState(FSMState state){currentState = state;currentStateID = state.ID;state.DoBeforeEntering(); //開始前狀態切換}/// <summary>/// This method places new states inside the FSM, —— 這個方法在FSM內部放置一個放置一個新狀態/// or prints an ERROR message if the state was already inside the List. —— 或者，如果狀態已經在列表中，則打印錯誤消息。/// First state added is also the initial state. 第一個添加的狀態也是初始狀態。/// </summary>public void AddState(FSMState fsmState, GameManager manager){// Check for Null reference before deleting 刪除前判空if (fsmState == null){Debug.LogError("FSM ERROR: Null reference is not allowed");}else // First State inserted is also the Initial state, —— 插入的第一個狀態也是初始狀態，// the state the machine is in when the simulation begins —— 狀態機是在模擬開始時{fsmState.Manager = manager; //給每個狀態添加總控 GameManagerif (states.Count == 0){states.Add(fsmState);return;}foreach (FSMState state in states) // Add the state to the List if it's not inside it 如果狀態不在列表中，則將其添加到列表中（添加狀態ID）{if (state.ID == fsmState.ID){Debug.LogError("FSM ERROR: Impossible to add state " + fsmState.ID.ToString() +" because state has already been added");return;}}states.Add(fsmState);}}/// <summary>/// This method delete a state from the FSM List if it exists, —— 這個方法從FSM列表中刪除一個存在的狀態，/// or prints an ERROR message if the state was not on the List. —— 或者，如果狀態不存在，則打印錯誤信息/// </summary>public void DeleteState(StateID id){if (id == StateID.NullStateId) // Check for NullState before deleting —— 判空{Debug.LogError("FSM ERROR: NullStateID is not allowed for a real state");return;}foreach (FSMState state in states) // Search the List and delete the state if it's inside it 搜索列表并刪除其中的狀態{if (state.ID == id){states.Remove(state);return;}}Debug.LogError("FSM ERROR: Impossible to delete state " + id.ToString() +". It was not on the list of states");}/// <summary>/// This method tries to change the state the FSM is in based on/// the current state and the transition passed. If current state/// doesn't have a target state for the transition passed, /// an ERROR message is printed./// 該方法嘗試根據當前狀態和已通過的轉換改變FSM所處的狀態。如果當前狀態沒有傳遞的轉換的目標狀態，則輸出錯誤消息。/// </summary>public void PerformTransition(Transition trans){if (trans == Transition.NullTransition) // Check for NullTransition before changing the current state 在更改當前狀態之前檢查是否有NullTransition{Debug.LogError("FSM ERROR: NullTransition is not allowed for a real transition");return;}StateID id = currentState.GetOutputState(trans); // Check if the currentState has the transition passed as argument 檢查currentState是否將轉換作為參數傳遞if (id == StateID.NullStateId){Debug.LogError("FSM ERROR: State " + currentStateID.ToString() + " does not have a target state " +" for transition " + trans.ToString());return;}currentStateID = id; // Update the currentStateID and currentState 更新當前狀態和IDforeach (FSMState state in states){if (state.ID == currentStateID){currentState.DoBeforeLeaving(); // Do the post processing of the state before setting the new one 在設置新狀態之前是否對狀態進行后處理currentState = state;currentState.DoBeforeEntering(); // Reset the state to its desired condition before it can reason or act 在它推動和動作之前，重置狀態到它所需的條件break;}}} } </code>

4

Multimode?—— 多狀態

菜單狀態腳本：MenuState

游戲狀態腳本：GameState

我們來控制這兩個狀態，交由狀態機進行切換

菜單腳本

<code class="language-c">/// <summary> /// 菜單狀態 /// </summary> public class MenuState : FSMState {void Awake(){stateID = StateID.Menu;AddTransition(Transition.Game, StateID.Game); //(菜單狀態下：需要轉游戲)→→添加轉換，轉換游戲 —— 對應游戲狀態//map.Add(Transition.Game, StateID.Game);//上邊也可這么寫}void Start(){manager.View.StartButton.onClick.AddListener(OnStarGameClick);}/// <summary>/// 開始游戲/// </summary>public void OnStarGameClick(){manager.Fsm.PerformTransition(Transition.Game);}/// <summary>/// 進入該狀態時/// </summary>public override void DoBeforeEntering(){manager.View.ShowMenuUi();}/// <summary>/// 離開該狀態時/// </summary>public override void DoBeforeLeaving(){manager.View.HideMenuUi();} } </code>

游戲腳本

<code class="language-c">/// <summary> /// 游戲狀態 /// </summary> public class GameState : FSMState {void Awake(){stateID = StateID.Game;AddTransition(Transition.Menu, StateID.Menu); //(游戲狀態下：點擊暫停需要轉菜單)→→添加轉換，轉換菜單—— 對應菜單狀態//map.Add(Transition.Menu, StateID.Menu);//上邊也可這么寫}void Start(){manager.View.PauseButton.onClick.AddListener(OnPauseButton);}/// <summary>/// 暫停/// </summary>public void OnPauseButton(){manager.Fsm.PerformTransition(Transition.Menu);}/// <summary>/// 進入該狀態時/// </summary>public override void DoBeforeEntering(){manager.View.ShowGameUi();}/// <summary>/// 離開該狀態時/// </summary>public override void DoBeforeLeaving(){manager.View.HideGameUi();} } </code>

5

GameManager?——游戲總控腳本

游戲總控腳本：GameManager?—— 用來控制全局游戲邏輯 ?

我們在這個腳本中，將所有狀態批量添加到狀態機中

這里我通過修改，傳入了?GameManager?到所有狀態中

這樣我們后期可以在各個狀態中完成對?GameManager中函數的調用，同時節省了代碼，邏輯也非常清晰

游戲總控腳本

<code class="language-c">using UnityEngine;/// <summary> /// 游戲總控腳本 /// </summary> public class GameManager : MonoBehaviour {public FSMSystem Fsm; //有限狀態機系統對象public View View; // 顯示層private void Awake(){View = GameObject.FindGameObjectWithTag("View").GetComponent<View>(); //這里要給 View 游戲對象設置標簽 "View"//添加所有狀態到狀態集（這里，我也通過修改，將 GameManager傳到所有狀態中，簡化代碼，便于調用）Fsm = new FSMSystem(); //調用構造函數，內部會自動初始化狀態集FSMState[] states = GetComponentsInChildren<FSMState>(); //找到所有狀態foreach (FSMState state in states){Fsm.AddState(state, this); //將狀態，逐個添加到狀態機中}MenuState menuState = GetComponentInChildren<MenuState>();Fsm.SetCurrentState(menuState); //默認狀態是菜單狀態} } </code>

6

View?—— 視圖腳本

用?View?腳本來對我們所有?UI?元素進行賦值與管理

項目中引用了?DoTween?插件，來完成對UI簡單動畫的控制

視圖腳本

<code class="language-c">using DG.Tweening; using UnityEngine; using UnityEngine.UI;/// <summary> /// 視圖腳本 —— 管理UI元素 /// </summary> public class View : MonoBehaviour {private RectTransform menuUi; //菜單頁private RectTransform gameUi; //游戲頁public Button StartButton; //開始按鈕public Button PauseButton; //暫停按鈕public Ease PubEase;/// <summary>/// 初始化函數/// </summary>void Awake(){menuUi = (RectTransform) Find("Menu Ui");gameUi = (RectTransform) Find("Game Ui");StartButton = Find("Menu Ui/Menu Button").GetComponent<Button>();PauseButton = Find("Game Ui/Pause Button").GetComponent<Button>();}/// <summary>/// 顯示菜單頁/// </summary>public void ShowMenuUi(){menuUi.DOScale(new Vector3(0.3f, 0.3f, 0.3f), 0.1f).OnComplete(() =>{menuUi.DOScale(Vector3.one, 0.3f);StartButton.enabled = true;}).SetEase(PubEase);menuUi.DOAnchorPos(Vector2.zero, 0.3f).SetEase(PubEase);}/// <summary>/// 隱藏菜單頁/// </summary>public void HideMenuUi(){menuUi.DOScale(new Vector3(0.3f, 0.3f, 0.3f), 0.1f).OnComplete(() =>{menuUi.DOAnchorPos(new Vector2(-600, -450), 0.3f);menuUi.DOScale(Vector3.zero, 0.3f).OnComplete(() => { StartButton.enabled = false; }).SetEase(PubEase);}).SetEase(PubEase);}/// <summary>/// 顯示游戲頁/// </summary>public void ShowGameUi(){gameUi.DOScale(new Vector3(0.3f, 0.3f, 0.3f), 0.1f).OnComplete(() =>{gameUi.DOScale(Vector3.one, 0.3f);PauseButton.enabled = true;}).SetEase(PubEase);gameUi.DOAnchorPos(Vector2.zero, 0.3f).SetEase(PubEase);}/// <summary>/// 隱藏游戲頁/// </summary>public void HideGameUi(){gameUi.DOScale(new Vector3(0.3f, 0.3f, 0.3f), 0.1f).OnComplete(() =>{gameUi.DOAnchorPos(new Vector2(-600, -450), 0.3f);gameUi.DOScale(Vector3.zero, 0.3f).OnComplete(() => { PauseButton.enabled = false; }).SetEase(PubEase);}).SetEase(PubEase);}/// <summary>/// 查找對Ui元素完成賦值/// </summary>/// <param name="uiElement">Ui名查找路徑</param>Transform Find(string uiElement){return transform.Find("Canvas/" + uiElement);} } </code>

7

Final effect?—— 最終效果

我們通過狀態機簡單的完成了開始游戲和暫停的狀態切換

代碼中注釋寫的非常詳細了，請初學者認真看下

具體流程就是：

1.?GameManager?完成將所有子類狀態添加到狀態集中

2.?View?獲取到我們所需要的所有?UI?元素對象，并提供公有方法可供各個狀態訪問

3. 確認好各個狀態的進入與離開時機發生時，需要執行的事件，并交由狀態機去管理！

狀態進入：DoBeforeEntering()
狀態離開：DoBeforeLeaving()

4.?例子較為簡單，為了方便初學者理解學習只寫了2個狀態

根據需求，大家可以舉一反三，多寫幾個狀態練習一下，其實流程很簡單！

8

Project?—— 項目文件

項目文件為?unitypackage?文件包：

下載導入?Unity?即可使用

點擊下載 —— 項目資源?(積分支持)

點擊下載 —— 項目資源?(Chinar免費)

最終效果：（由于GIF錄制 60幀數的限制，所以我點擊太快了，看著有些卡似得）

至此：狀態機教程結束

支持

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END

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的【转】有限状态机用法教程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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