Unity 状态模式（实例详解）

简介

Unity 中的状态模式（State Pattern）是一种行为设计模式，它允许一个对象在其内部状态改变时改变其行为。在游戏开发中，状态模式常用于实现角色的不同行为状态切换，例如玩家角色的行走、奔跑、跳跃、攻击等不同状态。下面将通过五个简化示例来阐述如何在Unity中实现状态模式：

示例1：基础角色状态切换

// 定义抽象状态类
public abstract class CharacterState
{protected Character character;public void SetCharacter(Character _character){this.character = _character;}// 抽象方法，子类需要实现具体行为public abstract void Update();
}// 具体状态类：IdleState
public class IdleState : CharacterState
{public override void Update(){Debug.Log("角色处于闲置状态");// 检查是否应该转换到其他状态，如按下移动键则切换至MoveStateif (Input.GetKey(KeyCode.W)){character.ChangeState(new MoveState());}}
}// 具体状态类：MoveState
public class MoveState : CharacterState
{public override void Update(){Debug.Log("角色正在移动");// 检查是否应返回闲置状态或切换至其他状态if (!Input.GetKey(KeyCode.W)){character.ChangeState(new IdleState());}}
}// 角色类持有当前状态并处理状态切换
public class Character : MonoBehaviour
{private CharacterState currentState;public void ChangeState(CharacterState newState){if (currentState != null){currentState.SetCharacter(null);}currentState = newState;currentState.SetCharacter(this);}void Update(){currentState.Update();}
}

示例2：添加更多角色状态

public class JumpState : CharacterState
{public override void Update(){Debug.Log("角色正在跳跃");// 跳跃动作完成后切换回Idle或Move状态if (IsJumpFinished()){character.ChangeState(currentlyOnGround ? new IdleState() : new MoveState());}}
}// 初始化时设置初始状态
void Start()
{currentState = new IdleState();currentState.SetCharacter(this);
}

示例3：战斗状态

public class CombatState : CharacterState
{// 实现战斗相关的更新逻辑，比如检测敌人、攻击等public override void Update(){Debug.Log("角色处于战斗状态");// 检查战斗是否结束，结束后切换回Idle或Run状态if (CombatIsOver()){character.ChangeState(new IdleState());}}
}

示例4：动画同步状态

public class AnimationState : CharacterState
{Animator anim;public AnimationState(Character character, Animator animator){SetCharacter(character);anim = animator;}public override void Update(){// 根据当前状态播放相应的动画switch (GetType().Name){case nameof(IdleState):anim.Play("Idle");break;case nameof(MoveState):anim.Play("Run");break;// 其他状态对应的动画...}}
}

示例5：状态机管理器

// 为了更复杂的系统，可以创建一个专门管理状态切换和维护状态栈的类
public class StateMachine
{Stack<CharacterState> stateStack = new Stack<CharacterState>();public void PushState(CharacterState newState){stateStack.Push(newState);newState.SetCharacter(character);}public void PopState(){if (stateStack.Count > 0){var oldState = stateStack.Pop();oldState.SetCharacter(null);if (stateStack.Count > 0){currentState = stateStack.Peek();currentState.SetCharacter(character);}}}// 更新调用当前栈顶状态的方法public void Update(){currentState?.Update();}
}

以上代码仅作示例，并未涵盖所有异常处理和实际项目中的细节，但足以说明如何在Unity中应用状态模式来组织和管理不同角色状态的切换。

示例6：状态间转换的条件触发

在某些情况下，角色的状态切换可能需要基于特定的游戏事件或条件。下面展示一个基于冷却时间（Cooldown）的状态切换示例：

public class AttackState : CharacterState
{private float attackCoolDown;private bool canAttack;public AttackState(float coolDownTime){attackCoolDown = coolDownTime;canAttack = true;}public override void Update(){if (canAttack && Input.GetKeyDown(KeyCode.Space)){Debug.Log("角色进行攻击");// 触发攻击动作OnAttack();canAttack = false;Invoke(nameof(ResetAttack), attackCoolDown);}}private void ResetAttack(){canAttack = true;// 攻击结束后根据情况切换至其他状态，例如Idlecharacter.ChangeState(new IdleState());}private void OnAttack(){// 实际执行攻击逻辑，如播放动画、计算伤害等}
}

示例7：多态行为与上下文类

为了进一步解耦状态和角色实体，可以创建一个抽象的上下文类（Context），由它来持有当前状态并处理状态之间的切换：

// 抽象上下文类
public abstract class CharacterContext
{protected CharacterState currentState;public virtual void ChangeState(CharacterState newState){currentState?.Exit();currentState = newState;currentState.Enter(this);}public abstract void Update();// 状态进入和退出时调用的方法public virtual void NotifyStateEnter() => currentState.Enter(this);public virtual void NotifyStateExit() => currentState.Exit();
}// 具体上下文类：游戏角色实体
public class Player : CharacterContext
{// 其他游戏相关属性...public override void Update(){currentState.Update();}// 重写以添加额外的进入/退出通知逻辑public override void NotifyStateEnter() { ... }public override void NotifyStateExit() { ... }
}// 每个状态类实现Enter和Exit方法
public class WalkState : CharacterState
{public override void Enter(CharacterContext context){// 进入行走状态时的行为，比如启动行走动画}public override void Exit(){// 退出行走状态时的行为，比如停止行走动画}
}

以上示例展示了如何通过状态模式在Unity中灵活管理角色的不同状态，并允许状态之间根据特定条件和事件平滑切换。每个具体状态类都负责自己的行为逻辑，而上下文类则统一管理这些状态的切换。

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