漫谈有限状态机（FSM）之美

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嘿克不黑 2021-06-17 14:04:58

一. 什么为FSM？

FSM ，如其名有限状态机，就是说啊这是一个可以枚举出有限个状态，并且这些个状态在特定条件下能够来回切换的机器。
在小游戏里面出现的简单 AI 体验：怪物巡逻、怪物追击、目标丢失继续巡逻、发生战斗血量不足逃跑、发生战斗血量为0死亡等等，大多出自它手啦！
另外FSM的理念又似乎随处可见，细心的你有没有在某一刻发现 Unity 的 Animator 其实就是一个有限状态机呢？
也许了解了FSM 会不会更好的理解这个Animator组件了呢？

二. FSM与设计模式

细节依赖抽象，抽象不依赖细节，基于抽象编程，让框架先跑起来。

FSM 把上面这句话演绎的淋漓尽致，俨然已经算的上是一个简单的框架了，只要遵循他的规则，你只要写细节实现就行，其他事情全部帮你驱动。
FSM 跟 Switch case 语法做的事一样一样的，类比于 Switch 就是将case中的逻辑封装到各个State类型中了。
那为啥这样做呢？
答案很简单，就是为了方便扩展，如果后期需要加入新状态，只需要继承基类，添加实现就好，不用修改原来的代码，也不用担心什么时候调用啦，这就叫开闭原则（开闭原则：对修改关闭对扩展开放）。

Tips：FSM 还是设计模式里的状态模式理念的集大成哦。

三. CRUD 和生命周期

想要盘一个自己的有限状态机，你需要对标题上的这两个概念有所了解：

CRUD ：增删改查，在FSM里我们需要管理状态，拿什么管理？或者说怎么个思路管理？CRUD呗。
生命周期：抽象一套生命周期，在状态机里面先跑起来，这样所有子类只要在你的 FSM 框架内，就能无需关注何时调用（驱动/触发）而去实现细节了。

关于FSM 的生命周期函数（极简版）：

OnEnter() //当状态进入时刻
OnUpdate() //当前状态持续进行中 ,状态转换条件往往在这里进行判断。
OnExit() //当状态退出时触发

四. 极简FSM

下面提供一个 FSM，代码量是少了些，但有些时候少就是多。也算是抛砖引玉吧！

FSM

using UnityEngine;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;

namespace zFrame.FSM
{
    public class FSM
    {
        private List<IState> m_list; //状态机维护的一组状态
        public IState CurrentState{get; private set; } //当前状态
        public FSM()
        {
            m_list = new List<IState>();
        }
        public void AddState(IState _state)// 添加指定的状态
        {
            IState _tmpState = GetState(_state.GetState());
            if (_tmpState == null)
            {
                m_list.Add(_state);
            }
            else
            {
                Debug.LogWarningFormat("FSMSystem(容错)：该状态【{0}】已经被添加！", _state.GetState().ToString());
            }
        }
        public void RemoveState(IState _state) //删除状态
        {
            IState _tmpState = GetState(_state.GetState());
            if (_tmpState != null)
            {
                m_list.Remove(_tmpState);
            }
            else
            {
                Debug.LogWarningFormat("FSMSystem(容错)：该状态【{0}】已经被移除！", _state.GetState().ToString());
            }
        }
        public IState GetState(string state)//获取相应状态
        {
            foreach (IState _state in m_list)    //遍历List里面所有状态取出相应的
            {
                if (_state.GetState() == state)
                {
                    return _state;
                }
            }
            return null;
        }
        /// <summary>
        /// 状态机状态翻转
        /// </summary>
        /// <param name="state">指定状态机</param>
        /// <returns>执行结果</returns>
        public void ChangeState(string state) 
        {
            IState _tmpState = GetState(state);       //要改变的状态不存在
            if (_tmpState == null)
            {
                Debug.LogWarningFormat("FSMSystem(容错)：该状态【{0}】不存在于状态机中！", state);
            }
            if (CurrentState != null) //当前状态不为空
            {
                CurrentState.OnExit();
            }
            CurrentState = _tmpState; //缓存为当前状态
            CurrentState.OnEnter();   //触发当前状态的OnEnter
        }
        public void Update()// 更新状态机状态
        {
            if (CurrentState != null)
            {
                CurrentState.OnUpdate();
            }
        }
        public void RemoveAllState() //移除所有状态
        {
            if (CurrentState != null)
            {
                CurrentState.OnExit();
                CurrentState = null;
            }
            m_list.Clear();
        }
    }
}

IState

namespace zFrame.FSM
{
    public interface IState //抽象出的公共行为
    {
        /// <summary>
        /// 状态进入
        /// </summary>
        void OnEnter();
        /// <summary>
        /// 状态更新
        /// </summary>
        void OnUpdate();
        /// <summary>
        /// 状态退出
        /// </summary>
        void OnExit();
        /// <summary>
        /// 获得状态
        /// </summary>
        string GetState();
    }
}

五. 怎么使用这个FSM？