【Unity/HFSM】使用UnityHFSM实现输入缓冲（预输入）和打断机制

前言

参考Animancer在状态机中的InputBuffer，在UnityHFSM中实现类似的InputBuffer机制，同时扩展一个状态打断机制

插件介绍：

Animancer：Unity的动画插件，易于修改和扩展。

UnityHFSM：Github上的一个开源分层状态机项目

基于继承的方法使用UnityHFSM：

UnityHFSM有非常方便的使用方法，可以在不创建新类的情况下创建状态和状态机，定义转换条件等，但如果状态逻辑比较复杂，并且有统一的父级行为，则建议使用类继承的方式定义状态和状态机类。

本文是笔者在做一个自己的ARPG小项目时做出来的，思路仅供参考。

---

预输入

Animancer的InputBuffer：

Animancer的InputBuffer主要处理流程如下：

1. ​ 在构造函数中绑定一个状态机
2. ​ 外部调用Buffer函数，传入期望的目标状态和超时时长
3. ​ InputBuffer在Update函数中轮询是否能够转换到目标状态，一旦转换成功即立刻结束轮询
4. ​ 超时后也会结束轮询

注意点：

1. ​ Animancer接收的是状态机接口，而不是具体的状态机类。但由于需要继承来扩展UntiyHFSM的状态机和状态行为的需要，我在实现时会传入的是类而非接口。
2. ​ Animancer的InputBuffer并未继承自Monobehavior，并且没有使用任何UnityEngine的东西，即Update需要在其他Mono类中调用，Time.deltaTime也要靠外部传入，方便起见，我实现时直接使用Time.deltaTime。

在UnityHFSM中实现InputBuffer：

Animancer的状态机有TryResetState函数，并且会返回是否成功，UntiyHFSM中无此函数，故使用StateMachine类的StateChanged来触发事件，并与期望的目标状态进行比对，一致则终止轮询。

Animancer直接使用TryResetState函数来改变状态，状态是否允许进入的条件也写在状态中，UnityHFSM依赖于Transition定义两个指定状态之间的转换，虽然也有RequestStateChange来强制转换到某个状态，但这样做并不优雅，并且可能出错。由于这个操作的多样性和复杂性，由外界传入Action来决定轮询时该进行的操作。（大多数时候使用UnityHFSM的StateMachine的Trigger函数来转换状态）

以下是代码，CharacterStateMachineBase是我扩展的角色状态机基类，ECharacterState是角色状态的枚举值

public class InputBuffer
{public bool IsActive => Action != null;public float TimeOut;public Action Action;public CharacterStateMachineBase StateMachine;public ECharacterState TargetState;public InputBuffer(CharacterStateMachineBase stateMachine){StateMachine = stateMachine;StateMachine.StateChanged += OnStateChanged;}~InputBuffer(){StateMachine.StateChanged -= OnStateChanged;}public void Buffer(Action action, ECharacterState targetState, float timeOut){Action = action;TargetState = targetState;TimeOut = timeOut;}public void Update(){if (IsActive){Action();TimeOut -= Time.deltaTime;if (TimeOut < 0)Clear();}}public virtual void Clear(){Action = null;TimeOut = default;}public void OnStateChanged(UnityHFSM.StateBase<ECharacterState> state){if (IsActive && state.name == TargetState){Clear();}}
}

在外部调用时如下

//CharacterBrain.cs//控制的玩家
public Character ControlledCharacter;//攻击缓冲
public float AttackTimeout = 1f;
InputBuffer AttackBuffer;//绑定操作
void Start()
{GameInput.Instance.onAttack += () =>{AttackBuffer.Buffer(() => ControlledCharacter.Attack(), ECharacterState.Attack, AttackTimeout);};
}//轮询
void Update()
{AttackBuffer.Update();
}

Character的Attack函数实际上就是在调用角色状态机的Trigger函数，如下

//Character.cspublic void Attack()
{if (Equipment.CurrentWeapon == null)return;StateMachine.Trigger("Attack");
}

---

打断机制

我把打断机制写在了状态机中，作为一种扩展行为，在UnityHFSM中，一个State有一个needsExitTime字段，该字段为true时，除非强制转换，否则无法退出本状态，配合Animancer的动画事件（OnEnd）可以很好的让动画来控制状态的转换（我这样做是希望角色的各种动作更加真实，让逻辑和表现更容易统一）。

为此我们只需要新增一个叫做CanExitBeforeEnd的bool变量即可表示本状态是否可以被打断。于此同时，实际上完全没有必要为每个状态新建一个CanExitBeforeEnd变量，将该变量放在状态机类中，供每个状态变更，供外界访问即可。

现在我们只使用CanExitBeforeEnd表示状态希望被改变，但没有直接改变的逻辑，假设我们当前使用Trigger的方法进行状态变更，则我们只需要在每次Trigger前查询一次当前状态是否需要变更，需要变更且状态的needsExitTime为true，则将其设置为false，再执行Trigger操作即可。

StateMachine的Trigger操作并不是虚函数，只需要在源码中为其添加virtual关键字即可，然后在扩展的CharacterStateMachineBase中重写Trigger逻辑，代码如下

public class CharacterStateMachineData
{public bool CanExitBeforeEnd;
}public class CharacterStateMachineBase : StateMachine<ECharacterState>
{public Character Owner;public CharacterStateMachineData Data;public CharacterStateMachineBase(Character owner, CharacterStateMachineData data = null) : base(){Owner = owner;if(data != null )Data = data;elseData = new CharacterStateMachineData();}//分层状态机递归获取具体状态public CharacterStateBase CurrentState{get{if (ActiveState is CharacterStateMachineBase)return (ActiveState as CharacterStateMachineBase).CurrentState;return ActiveState as CharacterStateBase;}}public override void Trigger(string trigger){//允许玩家通过一些动作和输入打断当前状态if(ActiveState.needsExitTime && Data.CanExitBeforeEnd)ActiveState.needsExitTime = false;base.Trigger(trigger);}
}public class CharacterStateBase : State<ECharacterState>
{public Character Owner;new public CharacterStateMachineBase fsm => base.fsm as CharacterStateMachineBase;public virtual Vector3 DeltaMotion => Owner.Animancer.Animator.deltaPosition;public CharacterStateBase(Character owner) : base(){Owner = owner;}public override void OnEnter(){base.OnEnter();fsm.Data.CanExitBeforeEnd = false;}
}

以上是在使用Trigger时打断的操作，假设我们使用的是普通的Transition进行状态变更，那么是无法打断的，比如如下的移动操作，完全没有使用Trigger

MovementStateMachineBase GroundFSM = new MovementStateMachineBase(owner);
GroundFSM.AddState(EMovementState.Idle, new IdleState(owner));
GroundFSM.AddState(EMovementState.Move, new MoveState(owner));
GroundFSM.AddTwoWayTransition(EMovementState.Idle, EMovementState.Move,t => Owner.Parameters.MovementDirection.magnitude > 0);

为此，我们可以在期望被打断的状态机中特别指出何时可以被打断，我当前只在攻击状态时可以被打断，不打断会放完攻击动画，打断会立刻进入其他状态并播放动画

特别的代码如下，该代码会在AttackState的Update函数中被轮询

Parameters是Character的字段，用于与直接的GameInput解耦

private void UpdateInterrupt()
{if(!fsm.Data.CanExitBeforeEnd)return;//移动打断if (Owner.Parameters.MovementDirection.magnitude > 0){needsExitTime = false;}
}