【《游戏编程模式》实战04】状态模式实现敌人AI

目录

1、状态模式

2、使用工具

3、状态模式适用范围

4、实现内容

5、代码及思路 

Enemy.cs

EnemyState.cs

6、unity里的设置

7、运行效果展示

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1、状态模式

“允许一个对象在其内部状态改变时改变自身的行为。对象看起来好像是在修改自身类。”

就是一个对象能随着自己的状态改变执行不同的方法吧，而这个方法和状态并不是写在这个对象类里的，却能达到像是对象修改自身类的效果。

2、使用工具

Unity2022.3.51f1c1、visual studio code

3、状态模式适用范围

1）你有一个游戏实体，它的行为基于它的内部状态而改变

2）这些状态被严格分为相对数目较少的小集合

3）游戏实体随着时间的变化会响应用户输入或一些游戏事件

在游戏里广泛使用在ai里，也经常被应用于用户输入处理、浏览菜单屏幕、解析文件、网络协议和其他异步的行为

4、实现内容

实现敌人能在这几个状态之间根据距离远近自动切换，hp为0时死亡

三段距离：一段距离内攻击，一段距离内追逐，更远的距离会暂停

但是暂停、防御的触发、检验技能是否释放完毕等功能并没有实现，这里只是搭框架，原理都差不多，只要学会一个条件的状态转移其他的都很好做，就不赘述了。

5、代码及思路 

书上的代码看着太复杂了，写的时候没有完全参考，我更倾向于围绕状态模式的目标——将每个状态相关的所有数据和行为封装到对应状态类里面 来写。

状态模式的基本模式：参考状态模式 | 菜鸟教程

• 上下文类(Enemy):它持有一个状态的引用，并在状态改变时更新其行为
• 状态类(EnemyState):定义所有可能的状态并为它们提供行为接口
• 具体状态类(IdleState\StandState...)：实现状态接口的具体类，表示对象的某一具体状态。

具体来说在我的代码里结构是这样的

Enemy.cs

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.Events;
// 每个敌人身上都该有
public class Enemy : MonoBehaviour
{[HideInInspector]public EnemyState state;public int distance;// 距离public int thresholdA=10;// 阈值Apublic int thresholdB=20;// 阈值Bpublic int hp=10;// 血量UnityEvent<Enemy> stateChangeEvent = new UnityEvent<Enemy>();//状态改变事件void Start(){ChangeState(EnemyState.IdleState);//设置为初始状态}public void ChangeState(EnemyState newState){if (state != null){stateChangeEvent.RemoveListener(state.handleData);//移除原本的方法引用}state = newState;//切换至新状态stateChangeEvent.AddListener(state.handleData);//添加新状态的方法引用stateChangeEvent.Invoke(this);//调用下一个状态的handleData}}

• 在Start方法中初始化了敌人的状态并调用初始状态的handleData方法，这样在开始时，敌人就会执行与IdleState状态相关的行为。
• 当敌人的状态改变时，ChangeState方法通过 stateChangeEvent.Invoke(this)触发事件，从而调用切换后状态的 handleData方法。（有一个坑是在使用AddListener的时候里面的参数传的其实是一个方法引用（地址值），因此在改变state的值以前，一定要把原本注册的方法移除，再添加新的，不然调用的还会是之前状态的方法/空引用异常。）

这本书这部分写得真不咋滴啊，对象类的函数不清不楚，没写如果把条件判断也加到状态类里去了，对象要怎么切换状态，这部分是我自己想的。

EnemyState.cs

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using Unity.VisualScripting;
using Unity.VisualScripting.Antlr3.Runtime;
using UnityEditor;
using UnityEditor.EditorTools;
using UnityEngine;public class EnemyState :MonoBehaviour
{// 定义所有可能的状态public static IdleState IdleState; // 空闲状态public static StandState StandState; // 站立状态public static MoveState MoveState; // 移动状态public static AttackState AttackState; // 攻击状态public static DieState DieState; // 死亡状态public static DefenseState DefenseState;// 防御状态void Awake(){// Awake方法在对象被激活时调用且会被派生类继承// 派生类生成时也会被调用，所以一定要加条件防止重复添加if (gameObject.GetComponent<IdleState>() == null){// 添加各个状态的组件实例// 用add的原因是继承自MonoBehaviour的类不能直接newIdleState = gameObject.AddComponent<IdleState>();StandState = gameObject.AddComponent<StandState>();MoveState = gameObject.AddComponent<MoveState>();AttackState = gameObject.AddComponent<AttackState>();DieState = gameObject.AddComponent<DieState>();DefenseState = gameObject.AddComponent<DefenseState>();}}// 虚拟的handleData方法，用于每个状态具体的处理逻辑public virtual void HandleData(Enemy enemy){// 检查敌人的血量StartCoroutine(UpdateDieState(enemy));}// 虚拟的状态更新方法，每个状态可以自定义自己的更新逻辑public virtual IEnumerator UpdateState(Enemy enemy){yield return null;}// 死亡状态的更新方法，持续检查敌人的血量是否小于等于零public  IEnumerator UpdateDieState(Enemy enemy)//这个只需要在初始状态调一次{while (true){if (enemy.hp <= 0){enemy.ChangeState(EnemyState.DieState);break;}yield return null;}}}
public class IdleState :EnemyState
{public override void HandleData(Enemy enemy){base.HandleData(enemy);// 调用基类的处理方法，检查死亡状态Debug.Log("初始状态");enemy.ChangeState(EnemyState.StandState);}
}
public class StandState : EnemyState
{public override void HandleData(Enemy enemy){Debug.Log("站立状态");StartCoroutine(UpdateState(enemy));// 开始更新状态，判断是否切换到其他状态}public override IEnumerator UpdateState(Enemy enemy){while (true){if (enemy.distance < enemy.thresholdA) // 距离小于阈值A，进入攻击状态{enemy.ChangeState(EnemyState.AttackState);yield break; // 结束当前协程}else if (enemy.distance > enemy.thresholdA) // 距离大于阈值A，进入移动状态{enemy.ChangeState(EnemyState.MoveState);yield break; // 结束当前协程}yield return null; // 每帧检查一次}}
}
public class MoveState : EnemyState
{public override void HandleData(Enemy enemy){Debug.Log("追逐状态");StartCoroutine(UpdateState(enemy)); // 开始更新状态，判断是否切换到其他状态}public override IEnumerator UpdateState(Enemy enemy){while (true){if (enemy.distance < enemy.thresholdA) // 距离小于阈值A，进入站立状态{enemy.ChangeState(EnemyState.StandState);break; // 结束当前协程}yield return null; // 每帧检查一次}}}
public class AttackState : EnemyState
{public override void HandleData(Enemy enemy){Debug.Log("攻击状态");StartCoroutine(UpdateState(enemy));// 开始更新状态，判断是否切换到其他状态}public override IEnumerator UpdateState(Enemy enemy){while (true){if (enemy.distance > enemy.thresholdA) // 距离大于阈值A，进入移动状态{enemy.ChangeState(EnemyState.MoveState);break; // 结束当前协程}yield return null; // 每帧检查一次}}
}
public class DieState : EnemyState
{public override void HandleData(Enemy enemy){GameObject.Destroy(enemy.gameObject);// 销毁敌人对象，表示死亡Debug.Log("死亡状态");}
}
public class DefenseState : EnemyState
{public override void HandleData(Enemy enemy){Debug.Log("防御状态");StartCoroutine(UpdateState(enemy));// 开始更新状态，判断是否切换到其他状态}public override IEnumerator UpdateState(Enemy enemy){while (true){//如果是释放过程中注意都要等防御技能结束才行//防御状态要切换到其他状态的条件应是被打断/成功防住if (enemy.distance > enemy.thresholdA)// 距离大于阈值A，进入移动状态{enemy.ChangeState(EnemyState.MoveState);break;// 结束当前协程}else if (enemy.distance < enemy.thresholdA)// 距离小于阈值A，进入攻击状态{enemy.ChangeState(EnemyState.AttackState);break;// 结束当前协程}yield return null;// 每帧检查一次}}
}

• 通过EnemyState 作为基类来定义所有可能的敌人状态（如 IdleState、MoveState、AttackState 等）。每个状态类都会实现 handleData方法和 UpdateState 协程方法，这样每个状态都可以自定义自己的行为和状态转移条件。
• 状态切换：通过 enemy.ChangeState(EnemyState.XXX) 来切换敌人的状态，每个状态都有自己的逻辑来判断何时切换到下一个状态。
• 血量和死亡判断：EnemyState类中的 UpdateDieState 协程用于实时检查敌人的血量，一旦血量降至 0 或以下，就会触发死亡状态并销毁敌人对象。
• 状态更新：handleData 方法负责初始化和启动状态检查，UpdateState 协程负责检查条件并更新状态。

6、unity里的设置

建一个空物体挂上EnemyState类（继承自monobehavior类的都需要挂到某物体上才能用）

建两个胶囊体挂上Enemy类，阈值和血量可以根据敌人的不同自定义，这里我随便设的值。

7、运行效果展示

由于这只是框架，所以我检查效果的方式就是直接在Inspector里调Distance来观察状态转换是否成功。对照着这个状态转移图来看：

运行后，两个胶囊体分别从初始进入站立状态，又由于d<a而进入攻击状态

将其中一个胶囊体的Distance调为11>a,攻击->追逐。另外可观察到另一个胶囊体状态不受影响

将胶囊体Distance调回0，按照状态转移图从追逐->站立->攻击

最后，将胶囊体的Hp调为0 ，该胶囊体切换至死亡状态后执行销毁行为，另一胶囊体不受影响。