有限状态机(FSM)的实现，以及如何使用抽象类来构建灵活可扩展的敌人AI系统。

什么是有限状态机？#

有限状态机是一种数学模型，用于表示对象在不同状态下的行为。在游戏开发中，它特别适合用来管理角色的各种行为状态，比如：

• 巡逻状态
• 追击状态
• 攻击状态
• 受伤状态
• 死亡状态

状态机的基本组成#

1. 状态(State) ：角色当前的行为模式
2. 转换(Transition) ：状态之间的切换条件
3. 动作(Action) ：在特定状态下执行的行为

抽象类基础#

抽象类 vs 普通类#

// 普通类
public class Pizza 
{
    public virtual void MakeCrust() 
    {
        // 基础饼皮制作
    }
}

// 抽象类
public abstract class PizzaBase
{
    public abstract void MakeCrust(); // 只有声明没有实现
}

抽象类的特点：

• 不能被实例化
• 可以包含抽象方法（只有声明没有实现）
• 派生类必须实现所有抽象方法
• 可以包含已实现的方法

为什么要用抽象类实现状态机？#

1. 强制规范：确保所有状态都有统一接口
2. 灵活扩展：方便添加新状态
3. 代码复用：共享通用逻辑
4. 清晰结构：状态逻辑分离，易于维护

实现步骤#

1. 创建抽象基类#

// BaseState.cs
public abstract class BaseState
{
    protected Enemy currentEnemy;
  
    public virtual void OnEnter(Enemy enemy) 
    {
        currentEnemy = enemy;
    }
  
    public abstract void LogicUpdate();
    public abstract void PhysicsUpdate();
    public abstract void OnExit();
}

2. 实现具体状态#

以巡逻状态为例：

// BoarPatrolState.cs
public class BoarPatrolState : BaseState
{
    public override void LogicUpdate()
    {
        // 巡逻逻辑
        if (!currentEnemy.physicsCheck.isGround || 
            currentEnemy.physicsCheck.touchLeftWall || 
            currentEnemy.physicsCheck.touchRightWall)
        {
            currentEnemy.isWaiting = true;
            currentEnemy.anim.SetBool("walk", false);
        }
    
        // 计时器逻辑
        if (currentEnemy.isWaiting)
        {
            currentEnemy.waitTimeCounter -= Time.deltaTime;
            if (currentEnemy.waitTimeCounter <= 0)
            {
                currentEnemy.isWaiting = false;
                currentEnemy.TurnAround();
                currentEnemy.anim.SetBool("walk", true);
            }
        }
    
        // TODO: 检测玩家
    }
  
    public override void PhysicsUpdate()
    {
        if (!currentEnemy.isHurt && !currentEnemy.isDead && !currentEnemy.isWaiting)
        {
            currentEnemy.Move();
        }
    }
  
    public override void OnExit()
    {
        currentEnemy.anim.SetBool("walk", false);
    }
}

3. 在Enemy类中管理状态#

// Enemy.cs
public class Enemy : MonoBehaviour
{
    public BaseState patrolState;
    public BaseState chaseState;
    protected BaseState currentState;
  
    protected virtual void Awake()
    {
        patrolState = new BoarPatrolState();
        // 初始化其他状态...
    }
  
    protected virtual void OnEnable()
    {
        currentState = patrolState;
        currentState.OnEnter(this);
    }
  
    void Update()
    {
        currentState.LogicUpdate();
    }
  
    void FixedUpdate()
    {
        currentState.PhysicsUpdate();
    }
  
    protected virtual void OnDisable()
    {
        currentState.OnExit();
    }
  
    public void SwitchState(BaseState newState)
    {
        currentState.OnExit();
        currentState = newState;
        currentState.OnEnter(this);
    }
}

设计优势#

1. 单一职责原则：每个状态只关注自己的逻辑
2. 开闭原则：添加新状态不影响现有代码
3. 低耦合：状态之间通过明确条件转换
4. 易调试：可以轻松追踪当前状态

状态转换示例#

// 在巡逻状态中检测到玩家
if (DetectPlayer())
{
    currentEnemy.SwitchState(currentEnemy.chaseState);
}

// 在追击状态中丢失玩家
if (!DetectPlayer() && chaseTime > maxChaseTime)
{
    currentEnemy.SwitchState(currentEnemy.patrolState);
}

性能优化技巧#

1. 对象池：重用状态实例而非频繁创建销毁
2. 状态缓存：常用状态预先实例化
3. 分层状态机：复杂AI使用多层状态机
4. 条件优化：使用位掩码优化多条件判断

常见问题解决#

Q: 为什么我的状态切换不生效？ A: 检查：

1. 确保调用了SwitchState方法
2. 新状态的OnEnter方法正确执行
3. 转换条件逻辑正确

Q: 如何共享数据 between states？ A: 通过Enemy基类中的protected变量共享

Q: 状态太多导致代码混乱怎么办？ A: 考虑：

1. 使用子状态机
2. 将相关状态分组
3. 使用脚本化对象管理状态配置

扩展思考#

1. 状态模式 vs 策略模式：两者相似但意图不同
2. 行为树：更复杂的AI可以考虑行为树
3. Utility AI：基于得分的决策系统
4. 机器学习：高级AI可以使用ML算法