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[基础知识] unity 有限状态机

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发表于 2015-2-23 12:00:04 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  首先从此链接上映入眼帘的是两个脚本加一个例子,由于是全英文的,估计大部分人不愿意碰这玩意,没办法,这就是瓶颈。如果你想更进一步的必须得越过这道坎,这就是核心竞争力!不过现在你不读也行,因为我会一步一步为您解刨这个状态机系统的。我想我这是帮人还是害人呢?您认为呢?脚本如下:

  FSMSystem.cs

[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
  using UnityEngine;

  using System.Collections;

  using System.Collections.Generic;

  public enum Transition

  {

  //定义了一个Transition(转换)类型的枚举变量,所以我们接下来要根据实际情况扩展此枚举变量。

  NullTransition = 0,

  }

  public enum StateID

  {

  //定义了一个StateId(状态ID)类型的枚举变量,所以我们接下来也要根据实际情况扩展此枚举变量。

  NullStateID = 0,

  }

  public abstract class FSMState//抽象类,我们必须继承它才可以在脚本中实例化并使用它

  {

  protected Dictionary<Transition, StateID> map = new Dictionary<Transition, StateID>();

  /*这个成员变量是一个Dictionary类型,就相当于java中的Map类型,存储的是一个个的关联对。此刻我们存储的关联对类型就是上面我们定义的连个枚举类型。那么接下来我们猜也能才出来我们一定会向其添加关联对,可能还会移除此关联对。那么这个东西的用处我们现在还是很迷茫,不要紧,继续向下看吧!没问题的。*/

  protected StateID stateID;

  public StateID ID { get { return stateID; } }

  public void AddTransition(Transition trans, StateID id)//增加关联对(转换,状态ID)

  {

  // Check if anyone of the args is invalid

  if (trans == Transition.NullTransition)//如果增加的转换是个NullTransition(空转换),直接Debug.LogError,然后返回

  {

  Debug.LogError(“FSMState ERROR: NullTransition is not allowed for a real transition”);

  return;

  }

  if (id == StateID.NullStateID)//如果状态ID是NullStateID(空状态ID),怎么办?还是Debug.LoError,然后返回

  {

  Debug.LogError(“FSMState ERROR: NullStateID is not allowed for a real ID”);

  return;

  }

  if (map.ContainsKey(trans))//如果将要增加的关联对是之前就存在与关联容器中,也照样Debug.LogError,之后返回被调用处

  {

  Debug.LogError(“FSMState ERROR: State ” + stateID.ToString() + “ already has transition ” + trans.ToString() +

  “Impossible to assign to another state”);

  return;

  }

  map.Add(trans, id);//冲破了这些阻碍的话,终归可以添加此关联对了,下面的DeleteTransition函数就不用我写注释了吧!

  }

  public void DeleteTransition(Transition trans)//删除关联对函数,前提是里面要有这个关联对啊!

  {

  if (trans == Transition.NullTransition)

  {

  Debug.LogError(“FSMState ERROR: NullTransition is not allowed”);

  return;

  }

  if (map.ContainsKey(trans))

  {

  map.Remove(trans);

  return;

  }

  Debug.LogError(“FSMState ERROR: Transition ” + trans.ToString() + “ passed to ” + stateID.ToString() +

  “ was not on the state's transition list”);

  }

  public StateID GetOutputState(Transition trans)//此函数由下面这个脚本FSMSystem.cs中的PerformTransition函数调用。是用来检索状态的。

  {

  if (map.ContainsKey(trans))

  {

  return map[trans];

  }

  return StateID.NullStateID;

  }

  public virtual void DoBeforeEntering() { }//从名字就可以看出它的作用是什么,但是我们得在FSMSystem.cs中得到答案。

  public virtual void DoBeforeLeaving() { }

  public abstract void Reason(GameObject player, GameObject npc);

  /*这个函数与下面这个函数是这个类中最重要的函数。Reason函数负责监听环境条件的改变并触发相应的事件转换。Act函数的作用在于表现当前状态下NPC的行为。我们得在这个抽象类的子类中覆写这两个方法。

  */

  public abstract void Act(GameObject player, GameObject npc);

  }


 
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
 FSMSystem.cs:

  using UnityEngine;

  using System.Collections;

  using System.Collections.Generic;

  public class FSMSystem {

  private List<FSMState> states;//此类中植入一个类型为FSMState的List容器

  // The only way one can change the state of the FSM is by performing a transition

  //唯一你可以改变FSM中的状态的方法是事先一个转换,这样讲估计有点难以理解,不过我会通过例子来讲解的。

  // Don't change the CurrentState directly  不要直接修改CurrentState的值。

  private StateID currentStateID ;

  public StateID CurrentStateID { get { return currentStateID; } }//记住,不要直接修改这个变量,之所以让他公有是因为得让其他脚本调用这个变量。

  private FSMState currentState;//记录当前状态

  public FSMState CurrentState { get { return currentState; } }//同上

  public FSMSystem()

  {

  states = new List<FSMState>();//实例化states。

  }

  public void AddState(FSMState s)//增加状态转换对

  {

  if (s == null)

  {

  Debug.LogError(“FSM ERROR: Null reference is not allowed”);

  }

  if (states.Count == 0)/*第一次添加时必定执行这块代码,因为一开始states是空的,并且这块代码设置了第一次添加的状态是

  默认的当前状态。这一点读者一定要理解,不然对于后面的东西读者会非常困惑的,因为其他地方没有地方设置运行后默认的当前状态。*/

  {

  states.Add(s);

  currentState = s;

  currentStateID = s.ID;//这里实例化了这两个成员变量

  return;

  }

  foreach (FSMState state in states)//排除相同的状态

  {

  if (state.ID == s.ID)

  {

  Debug.LogError(“FSM ERROR: Impossible to add state ” + s.ID.ToString() +

  “ because state has already been added”);

  return;

  }

  }

  states.Add(s);//这一句代码第一次不执行,因为第一次states是空的,执行到上面的if里面后立即返回了

  }

  public void DeleteState(StateID id)//跟据ID来从容器states中定向移除FSMState实例

  {

  if (id == StateID.NullStateID)

  {

  Debug.LogError(“FSM ERROR: NullStateID is not allowed for a real state”);

  return;

  }

  foreach (FSMState state in states)

  {

  if (state.ID == id)

  {

  states.Remove(state);

  return;

  }

  }

  Debug.LogError(“FSM ERROR: Impossible to delete state ” + id.ToString() +

  “. It was not on the list of states”);

  }

  public void PerformTransition(Transition trans)//执行转换

  {

  if (trans == Transition.NullTransition)

  {

  Debug.LogError(“FSM ERROR: NullTransition is not allowed for a real transition”);

  }

  // Check if the currentState has the transition passed as argument

  StateID id = currentState.GetOutputState(trans);//这下我们得回到当初我所说讲到的FSMState.cs中的那个检索状态的函数。如果检索不出来,就返回NullStateId,即执行下面if语句。

  if (id == StateID.NullStateID)

  {

  Debug.LogError(“FSM ERROR: State ” + currentStateID.ToString() + “ does not have a target state ” +

  “ for transition ” + trans.ToString());

  return;

  }

  currentStateID = id;//还是那句话,如果查到了有这个状态,那么我们就将其赋值给成员变量currentStateID。

  foreach (FSMState state in states)//遍历此状态容器

  {

  if (state.ID == currentStateID)

  {

  currentState.DoBeforeLeaving();//我们在转换之前或许要做点什么吧!,所以我们如有需要,得在FSMState实现类中覆写一下这个方法

  currentState = state;//好了,做完了转换之前的预备工作(DoBeforeLeaving),是时候该转换状态了

  currentState.DoBeforeEntering();//状态转换完成之后,有可能得先为新状态做点事吧,那么我们也得DoBeforeEntering函数

  break;

  }

  }

  }

  }


  我想大家对此脚本已有了一定的理解了,但是估计还不知道怎么用吧!我给的链接上有一个Example例子,但是光看这个要想想熟练运用这个状态机系统确实得花一番心思。所以我来一步一步地解剖这个例子:

[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
  using System;

  using System.Collections.Generic;

  using System.Text;

  using UnityEngine;

  [RequireComponent(typeof(Rigidbody))]

  public class NPCControl : MonoBehaviour

  {

  public GameObject player;//主角

  public Transform[] path;//多个寻路点

  private FSMSystem fsm;//内置一个fsm

  public void SetTransition(Transition t) //转换状态

  {

  fsm.PerformTransition(t);

  }

  public void Start()

  {

  MakeFSM();//首先初始化状态机,执行MakeFSM函数

  }

  public void FixedUpdate()//作为驱动源

  {

  fsm.CurrentState.Reason(player, gameObject);//定期(默认是0.02秒,在Edit->rojectSetting->Time中可以发现)调用当前FSMState中的Reason函数,用以检测外界环境是否发生变化,并且根据发生的变化来执行某些事件

  fsm.CurrentState.Act(player, gameObject);//定期执行当前状态下的某些行为

  }

  // The NPC has two states: FollowPath and ChasePlayer

  // If it's on the first state and SawPlayer transition is fired, it changes to ChasePlayer

  // If it's on ChasePlayerState and LostPlayer transition is fired, it returns to FollowPath

  private void MakeFSM()

  {

  FollowPathState follow = new FollowPathState(path);//定义并实例化FSMState

  follow.AddTransition(Transition.SawPlayer, StateID.ChasingPlayer);//向其添加转换对

  ChasePlayerState chase = new ChasePlayerState();

  chase.AddTransition(Transition.LostPlayer, StateID.FollowingPath);


  那个实心的箭头代表的代码就是上面圆角矩形里面的代码。看了之后我们因该明白了那两句代码的现实意义了吧!即定义转换,也就是floow状态可以与chase互相转换,如果我们填充的状态中出现了别的状态比如说:state0,此时状态floow就不能转换到state0了,同样state0也无法转换到floow。

[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
  fsm = new FSMSystem();//实例化fsm

  fsm.AddState(follow);//将follow装载到fsm中

  fsm.AddState(chase);//将chase装载到fsm中

  }

  }

  public class FollowPathState : FSMState

  /*继承抽象类FSMState,但是得注意一点:我们得在抽象类FSMState脚本中的两个枚举变量分别加入对应的枚举变量,比如在Transition中加入SawPlayer,LostPlayer;在StateID中加入ChasingPlayer,FollowingPath。*/

  {

  private int currentWayPoint;

  private Transform[] waypoints;

  public FollowPathState(Transform[] wp)

  {

  waypoints = wp;

  currentWayPoint = 0;

  stateID = StateID.FollowingPath;

  }

  public override void Reason(GameObject player, GameObject npc)

  {

  // If the Player passes less than 15 meters away in front of the NPC

  RaycastHit hit;

  if (Physics.Raycast(npc.transform.position, npc.transform.forward, out hit, 15F))

  {

  if (hit.transform.gameObject.tag == “player”)

  npc.GetComponent<NPCControl>()。SetTransition(Transition.SawPlayer);//当射线射到的物体的标签为Player时,触发转换。

  }

  }

  public override void Act(GameObject player, GameObject npc)//当NPC当前状态为follow时不断执行以下行为。下面那个类的用法也是一样的。

  {

  // Follow the path of waypoints

  // Find the direction of the current way point

  Vector3 vel = npc.rigidbody.velocity;

  Vector3 moveDir = waypoints[currentWayPoint].position - npc.transform.position;

  if (moveDir.magnitude < 1)

  {

  currentWayPoint++;

  if (currentWayPoint >= waypoints.Length)

  {

  currentWayPoint = 0;

  }

  }

  else

  {

  vel = moveDir.normalized * 10;

  // Rotate towards the waypoint

  npc.transform.rotation = Quaternion.Slerp(npc.transform.rotation,

  Quaternion.LookRotation(moveDir),

  5 * Time.deltaTime);

  npc.transform.eulerAngles = new Vector3(0, npc.transform.eulerAngles.y, 0);

  }

  // Apply the Velocity

  npc.rigidbody.velocity = vel;

  }

  } // FollowPathState

  public class ChasePlayerState : FSMState//同上。

  {

  public ChasePlayerState()

  {

  stateID = StateID.ChasingPlayer;

  }

  public override void Reason(GameObject player, GameObject npc)

  {

  // If the player has gone 30 meters away from the NPC, fire LostPlayer transition

  if (Vector3.Distance(npc.transform.position, player.transform.position) >= 30)

  npc.GetComponent<NPCControl>()。SetTransition(Transition.LostPlayer);

  }

  public override void Act(GameObject player, GameObject npc)

  {

  // Follow the path of waypoints

  // Find the direction of the player

  Vector3 vel = npc.rigidbody.velocity;

  Vector3 moveDir = player.transform.position - npc.transform.position;

  // Rotate towards the waypoint

  npc.transform.rotation = Quaternion.Slerp(npc.transform.rotation,

  Quaternion.LookRotation(moveDir),

  5 * Time.deltaTime);

  npc.transform.eulerAngles = new Vector3(0, npc.transform.eulerAngles.y, 0);

  vel = moveDir.normalized * 10;

  // Apply the new Velocity

  npc.rigidbody.velocity = vel;

  }

  }


  我来总结一下,此状态机框架的用法如下:首先我们得填充抽象类FSMState中的两个枚举类型,然后针对具体情况继承此抽象类并设计脚本,且脚本中必须有一个FSMSystem类型成员变量(可以仿照上面的例子),并且要在Update或FIxedUpdate等函数中不断驱动此状态机运行。且首先我们得用一些FSMState实例来装载此状态机系统实例。而且我们得对每一个FSMState实例添加转换对,控制该状态转换的方向。最后在每个FSMState子类中覆写Reson与Act函数。其中Reson是监听外界条件变化的并且执行某些转换,而Act是表现当前状态行为的函数。



状态机 unity;射线检测unity;unity 能用dictionary;unity rigidbody velocity;unity通过代码添加tag;unity射线的方向;quaternion slerp unity;unity中magnitude;unity vector3.magnitude;unity 状态机;unity中的状态机;unity 射线检测 范围;unity dictionary;unity中dictionary;unity rigidbody.velocity;unity代码添加tag;unity 射线方向;unity quaternion slerp;magnitude unity;unity vector3 magnitude

我是一朵内心长满小碎花的女汉子!
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感觉太冗余了

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