Unity狀態機詳解

Unity狀態機是Unity中常用的一種設計模式，它為遊戲開發者提供了一種方式來製作複雜的遊戲邏輯。在Unity中，狀態機模式的實現基於StateMachineBehaviour類。

一、狀態機的定義及實現

狀態機是指在遊戲設計中，根據遊戲對象所處的各種狀態，來決定其下一步的行為。它為遊戲帶來了一種簡單而有效的設計模式，同時也是一種行為型設計模式。在Unity中，狀態機是通過StateMachineBehaviour實現的。

下面是一個簡單的狀態機代碼示例：

public class StateMachine : MonoBehaviour
{
    public enum States
    {
        Idle,
        Walking
    }

    public States currentState;

    private void Update()
    {
        switch (currentState)
        {
            case States.Idle:
                // execute idle behavior
                break;
            case States.Walking:
                // execute walking behavior
                break;
        }
    }
}

上面的代碼中，我們定義了一個狀態機類StateMachine，並定義了兩個狀態：Idle和Walking。我們通過枚舉類型States來表示狀態，currentState來表示當前狀態。在Update()函數中，我們通過switch語句來根據currentState的值決定下一步的行為。這就是狀態機模式的最基礎實現。

二、狀態機轉換

狀態機轉換是指在遊戲對象從一種狀態轉換為另一種狀態的過程。在Unity中，狀態機的轉換是通過設置參數來實現的。一個轉換的流程大致如下：

1. 檢測當前狀態是否滿足轉換條件
2. 如果滿足，設置下一個狀態
3. 執行狀態轉換動作

下面是一個狀態機轉換的代碼示例：

public class StateMachine : MonoBehaviour
{
    public enum States
    {
        Idle,
        Walking,
        Running
    }

    public States currentState;

    private void Update()
    {
        switch (currentState)
        {
            case States.Idle:
                if (Input.GetKeyDown(KeyCode.W))
                {
                    currentState = States.Walking;
                    // execute transition behavior
                }
                break;

            case States.Walking:
                if (Input.GetKeyDown(KeyCode.S))
                {
                    currentState = States.Idle;
                    // execute transition behavior
                }
                else if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))
                {
                    currentState = States.Running;
                    // execute transition behavior
                }
                break;

            case States.Running:
                if (Input.GetKeyDown(KeyCode.W))
                {
                    currentState = States.Walking;
                    // execute transition behavior
                }
                break;
        }
    }
}

上面的代碼中，我們新增了一個狀態Running，並實現了狀態轉換。我們通過Input來判斷用戶輸入的按鍵，並根據不同按鍵來觸髮狀態轉換。對於每一個狀態轉換，我們還可以執行對應的轉換行為。

三、狀態機行為

狀態機行為是指在狀態機中執行的相應行為。在Unity中，狀態機行為是通過StateMachineBehaviour類實現的。StateMachineBehaviour包含了Unity狀態機的基本行為，它實現了狀態機的生命周期函數OnStateEnter、OnStateUpdate、OnStateExit等。

下面是一個狀態機行為的代碼示例：

public class WalkingBehaviour : StateMachineBehaviour
{
    override public void OnStateEnter(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        // execute enter behavior
    }

    override public void OnStateUpdate(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        // execute update behavior
    }

    override public void OnStateExit(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        // execute exit behavior
    }
}

上面的代碼中，我們定義了一個WalkingBehaviour類，繼承自StateMachineBehaviour。我們可以通過重寫OnStateEnter、OnStateUpdate、OnStateExit等生命周期函數來實現進入狀態、更新狀態、退出狀態時的行為。在狀態機中，我們可以通過添加不同的狀態機行為來擴展狀態機的功能。

四、狀態機在遊戲中的應用

狀態機在遊戲中的應用非常廣泛。它常用於角色控制、AI行為、動畫控制等方面。下面是一個狀態機在動畫控制中的應用示例：

public class PlayerController : MonoBehaviour
{
    private Animator anim;
    private bool isWalking;

    private void Start()
    {
        anim = GetComponent();
        isWalking = false;
    }

    private void Update()
    {
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.W))
        {
            isWalking = true;
            anim.SetBool("isWalking", true);
        }

        if (Input.GetKeyUp(KeyCode.W))
        {
            isWalking = false;
            anim.SetBool("isWalking", false);
        }
    }
}

上面代碼中，我們通過獲取Animator組件來控制動畫，並通過設置Bool參數isWalking來控制Walk動畫的播放。通過簡單的狀態機實現，我們成功地控制了角色的動畫播放，使其更加符合遊戲邏輯。

五、總結

通過本文，我們學習了Unity中狀態機的基本概念和應用。狀態機是一種非常強大的設計模式，它可以優化遊戲的設計和開發流程，同時提升遊戲的穩定性和可維護性。我們可以通過設置狀態、轉換和行為來實現不同的遊戲邏輯，為遊戲的開發和設計提供更加豐富的思路和創造力。