`FSM` - 有限状态机

🚧 施工中

本文档仍在施工！

他很新，以至于飞书上也没有同步文档，等俺写一下！

FSM 提供一套简单快速的状态机系统，可以更方便地实现主角控制、敌人 AI、游戏状态管理等功能，减少重复劳动。

快速使用

以下示例演示了一个双状态的状态机，实现主角的走路和跑步两种状态。

public class MyComponent : FSM 
{
    // 在这里添加所有的状态
    protected override void DefineStates()
    {
        // 需使用 AddState 方法添加
        // 忘了也没关系，日志会报警告的
        AddState(new WalkState(this));
        AddState(new RunState(this));
    }

    // 这里指定游戏开始后，第一个进入的状态
    protected override Type GetDefaultState() => typeof(WalkState);

    // 使用内部类定义状态，这样可以防止污染命名空间
    private class WalkState : FSMState
    {
        // OnUpdate 和 MonoBehaviour 的 Update 作用一致
        // delta 可以简单认为等于 Time.deltaTime
        public override void OnUpdate(float delta) 
        {
            // 在这里编写 Walk 状态下的逻辑

            if( /* 某个条件，例如按下跑步按钮 */ )
            {
                // 切换到指定类型的状态
                // 当然，这意味着同一个类型的状态只能出现一次
                // 这是 FSM 框架的局限性，后续再进行调整
                Host.ChangeState<RunState>();
            }
        }
    }

    private class RunState : FSMState
    {
        public override void OnUpdate(float delta) 
        {
            // 在这里编写 Run 状态下的逻辑

            if( /* 某个条件，例如跑步按钮松开 */ )
            {
                Host.ChangeState<WalkState>();
            }
        }
    }
}

使用方法

建立状态机

FSM 是一个 MonoBehaivour 子类，维护当前状态与一个子状态列表。
当继承 FSM 编写自己的状态机逻辑时，你需要首先指定所有可能出现的状态，以及默认（初始）进入的状态。

public class MyFSM : FSM 
{
    // 在这里添加所有的状态
    protected override void DefineStates()
    {
        // 需使用 AddState 方法添加
        // 忘了也没关系，日志会报警告的
        AddState(new WalkState(this));
        AddState(new RunState(this));
    }

    // 这里指定游戏开始后，第一个进入的状态
    protected override Type GetDefaultState() => typeof(WalkState);
}

FSM 所使用的所有状态均需要继承自 FSMState 类。
FSMState 维护了其所有者 FSM 的引用，同时提供了在进入、退出本状态时的回调，以及一系列与 Unity 相关的回调，如 OnUpdate 等。

private class WalkState : FSMState
{
    // OnUpdate 和 MonoBehaviour 的 Update 作用一致
    // delta 可以简单认为等于 Time.deltaTime
    public override void OnUpdate(float delta) 
    {
        // 在这里编写 Walk 状态下的逻辑

        if( /* 某个条件，例如按下跑步按钮 */ )
        {
            // 切换到指定类型的状态
            // 当然，这意味着同一个类型的状态只能出现一次
            // 这是 FSM 框架的局限性，后续再进行调整
            Host.ChangeState<RunState>();
        }
    }
}

目前，FSMState 提供的回调有

// 初始化，也可以在构造函数里完成
public virtual void Init() { }

// 进入退出时触发
public virtual void OnEnter() { }
public virtual void OnExit() { }

// Unity 相关事件，这些回调只会在【已进入当前状态】时调用
public virtual void OnUpdate(float delta) { }
public virtual void OnFixedUpdate(float delta) { }
public virtual void OnTriggerEnter2D(Collider2D col) { }
public virtual void OnTriggerStay2D(Collider2D col) { }
public virtual void OnTriggerExit2D(Collider2D col) { }
public virtual void OnColliderEnter2D(Collision2D col) { }
public virtual void OnColliderStay2D(Collision2D col) { }
public virtual void OnColliderExit2D(Collision2D col) { }
public virtual void OnDrawGizmos() { }
public virtual void OnDrawGizmosSelected() { }

值得注意的是，OnUpdate 与 OnFixedUpdate 在参数中提供了时间变化量 delta。 delta 类似于 Time.deltaTime 和 Time.fixedDeltaTime，但会受到 FSM.TimeScale 影响。

💎 提示

推荐将 FSMState 的子类置于 FSM 的内部，作为内部类存在。这样可以避免名称类似的状态类型污染命名空间。
例如，两种不同移动方式的敌人，都可能拥有名为 MoveState 的状态类，将其置于对应的 FSM 子类中作为内部类，可以避免命名冲突。

状态切换

FSM 内部使用一个 Dictionary<Type, FSMState> 存储状态，并以 Type 为键进行切换。

FSM.ChangeState<TState>();
FSM.ChangeState(Type state);

值得注意的是，状态切换并不会立即发生，而是延迟到下一帧执行。
因此，在同一段代码中多次切换状态，在下一帧实际只会切换到最后一个指定的状态。

public override void OnUpdate(float delta) 
{
    Host.ChangeState<RunState>();

    // 覆盖了前一次切换！前一次将不会发生！
    Host.ChangeState<JumpState>();
}

⚠️ 注意

由于使用 Dictionary<Type, FSMState> 作为状态存储结构，故每种类型的状态仅能存在一个。
这是在设计时的局限性。

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使用方法 ​

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状态切换 ​

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