Unity2D - 状态机(State Machine)详解

1. 状态机概述

在角色的生成中，由于事件的不同，动作的不同，角色会处于不同的状态中。例如对战冒险游戏，面临Boss的攻击，角色会受到例如中毒，恐惧等Debuff效果，若单纯的在一个脚本中使用if等语句进行事件处理，往往会比较冗杂，程序出现bug后也无法及时排查出问题。

状态机此时就是一个很好解决上述问题的方式。例如在玩家移动过程中，此时的状态为移动状态。设定好不同状态之后。只需要相应的判定条件即可进入状态执行对应事件。

2. 初始化状态机

2.1. PlayerStateMachine

public class PlayerStateMachine : MonoBehavior
{
    public PlayerState currentState {get; privet set;} //申明一个状态
    
    public void Initialize(PlayerState _startState)
    {
        currentState = _startState; //初始化状态
        currentState.Enter(); //进入状态
    }

    public void ChangeState(PlayerState _newState)
    {
        currentState.Exit(); // 退出当前状态
        currentState = _newState;
        currentState.Enter();
    }
}

定义PlayerStateMachine类的作用类似于一个机器，将player的各个状态进行调配，例如状态机所含Initialize方法初始化状态，以及改变当前状态。

在改变当前状态时，先要执行状态中的Exit()方法，为后续动作增加了更大的可能性。

2.2. PlayerState

public class PlayerState
{
    protected PlayerStateMachine stateMachine;
    protected Player player; 
    protected string animatorName;

    public PlayerState(Player _player, PlayerStateMachine _stateMachine, string _animBoolName) //   构造函数，将上述变量传入
    {
        this.player = _player; //获取player，也可以调用player中的参数    
        this.stateMachine = _stateMachine;
        this.animatorName = _animBoolName; //动画参数的名字
    }

    public virtual void Enter()
    {
        rb = player.rb;
        player.anim.SetBool(animatorName,true);
    }

    public virtual void Update()
    {
        xInput = Input.GetAxisRaw("Horizontal"); //任意状态都可以持续调用
    }

    public virtual void Exit()
    {
        player.anim.SetBool(animatorName,false); //退出当前状态时，将动画参数设置为false
    }

}

与其说PlayerState是各个状态的模板，更不如说是各状态共有的特征。简化了代码，各状态所需要的初始化在PlayerState类中以及设定好了，在后续编写状态代码时只需简单的base.Update();即可。

在父类状态中想要一直持续调用的事件，在后续也可以传导给子类状态，例如想要一直获取角色在水平轴上的Input.GetAxisRaw。通过继承的方式，子类无论在何种状态，都在持续调用这段代码。

2.3. Player

public class Player: MonoBehaviour
{
    //声明组件以及所需要的状态
    public Rigidbody2D rb {get;private set;}
    public Animator anim {get;private set;}

    public PlayerStateMachine stateMachine {get;private set}
    public PlayerIdleState idleState {get;private set}

    private void Awake()   //初始化该player所拥有的状态与状态机，在实例化对象之前加载
    {
        stateMachine = new PlayerStateMachine();
        idleState = new PlayerIdleState(this,StateMachine,"Idle");
    }

    private void Start()
    {
        anim = GetComponentInChildren<Animator>();
        rb = GetComponent<Rigidbody2D>();
        StateMachine.Initialize(idleState); #初始化idle状态
    }

    private void Update()
    {
        StateMachine.currentState.Update(); //通过player的持续调用，持续调用当前状态的Update
    }
}

Player是应用的我们角色的脚本，实现为player声明好对应的状态机，更好的去初始化与改变当前状态。

通过Unity引擎自带的Update方法，进一步实现每个状态中我们所编写的Update方法。

3. 状态机的应用

3.1. Idle状态

public class PlayerIdleState : PlayerGroundedState
{
    public PlayerIdleState(Player _player, PlayerStateMachine _stateMachine, string _animBoolName) : base(_player, _stateMachine, _animBoolName)
    {
    }

    public override void Enter()
    {
        base.Enter();
    }

    public override void Exit()
    {
        base.Exit();
    }

    public override void Update() //持续调用
    {
        base.Update();
        if (xInput != 0)
        {
            stateMachine.ChangeState(player.moveState);
        }
    }
}