设计模式：State模式 ? 状态机在网络游戏中的应用
发表于2016-05-18
状态（State），指的是对象的某种形态，在当前形态下可能会拥有不同的行为和属性。状态机（State Machine），指控制对象状态的管理器。
举个形象例子，在网络游戏中常常用到“状态”这一概念，如在WAR3中有 无敌，虚弱，隐身等角色状态，这些状态可以让角色拥有某种特殊能力。游戏角色也有最基本的状态，假想上至少会有两种：正常、死亡。
游戏角色的状态不可能会无端端改变，它必须在某种条件下才会变换。比如圣骑士有“神圣护甲”这个技能，一旦使用了这个技能，那么角色就会进入了[无敌]状态，“使用技能”这一行为就是触发[无敌]状态的条件（事件）。再比如，角色在[正常]状态下打怪，但不小心被怪物给打死了，此时生命值为0，就会进入[死亡]状态，当然，如果你信春哥的话，那么还可能会拥有[满状态原地复活]这样的状态。
总而言之，状态会在某个事件触发之后变更。不同的状态也有可能决定了对象的不同属性和行为。
//一般的状态
void handleState()
{
if (event == "使用神圣护甲")
{
state = "无敌";
}
else if (event == "被怪物打，生命值为0")
{
state = "死亡";
}
}
这是一段伪代码，上面可以很清晰地看出状态的变化，event和state之间并没有直接的关系，但state却因为event而变化。这种是“一般状态”。还有一种就是“开关状态”，比如我们平常开灯关灯的，开关按钮就有[按下]和[弹起]两个状态，我们把按钮按下的话，那么按钮就处于[按下]状态，两种状态是相互影响的。如下：
void handleState()
{
if (press_state == "开")
{
press_state = "关";
}
else if (press_state == "关")
{
press_state = "开";
}
}
这也能算是状态机？没错，这也可以说是状态机。但这只是很简单的逻辑处理。但这样的设计缺少弹性和通用性。而且在实际业务里面逻辑并不可能那么简单，于是有了State模式。像上面这种简单的逻辑，如果用上State模式的话就是大材小用了，这样会把事情复杂化。
状态模式的使用场景
大量分支条件，并且这些条件依赖某些常量的情况下。
行为由的状态决定，并且在运行过程中行为会不断随着状态而变化的情况下。
根据这样的特征，大致可以抽象出这样的一个结构：
这个结构总共由三个部分组成：
Context (GameRole)
定义用户感兴趣的接口
State (RoleState)
定义所有影响状态的行为的接口
Subclasses (Fight, Item, Skill)
定义从State继承的子类，子类实现每一个与Context的状态相关的行为接口
逻辑流程如下：
Context（可以以参数的形式）把某个状态相关的请求委托给具体的Subclasses进行处理。
Subclasses根据自身的特征，以决定应该执行哪些状态处理，并给Context返回一个新的Subclasses实例。
Context接收到新的实例，调用自身相关处理函数，更新状态
Context在此处充当了“状态机”的角色，亦即State Manager. 而Subclasses的实例则充当用户。用户把具体的状态变更结果提交给Context进行转换。
下面设计一段处理状态的程序：
编写一个游戏角色，有站立，跑步，飞行三种状态。
在每种状态下将根据体力是否充足而改变状态。
class GameState
{
public:
void Stand(GameRole* role);
void Running(GameRole* role);
void Fly(GameRole* role);
};
class GameRole
{
public:
void SetRoleState(GameState* state)
{
_state = state;
}
public:
void stand()
{
this->_state->Stand(this);
}
void run()
{
this->_state->Running(this);
}
void fly()
{
this->_state->Fly(this);
}
private:
GameState* _state;
};
class StandState : public GameState
{
public:
void Running(GameRole* role)
{
if (role->EnoughPower == true)
{
role->SetRoleState(new RunningState());
}
else
{
role->SetRoleState(new StandState());
}
}
void Fly(GameRole* role)
{
if (role->EnoughPower == true)
{
role->SetRoleState(new FlyState());
}
else
{
role->SetRoleState(new RunningState());
}
}
};
class RunningState : public GameState
{
public:
void Stand(GameRole* role)
{
if (role->EnoughPower == true)
{
role->SetRoleState(new FlyState());
}
else
{
role->SetRoleState(new StandState());
}
}
void Fly(GameRole* role)
{
if (role->EnoughPower == true)
{
role->SetRoleState(new FlyState());
}
else
{
role->SetRoleState(new RunningState());
}
}
};
class FlyState : public GameState
{
public:
void Stand(GameRole* role)
{
if (role->EnoughPower == true)
{
role->SetRoleState(new RunningState());
}
else
{
role->SetRoleState(new RunningState());
}
}
void Running(GameRole* role)
{
if (role->EnoughPower == true)
{
role->SetRoleState(new RunningState());
}
else
{
role->SetRoleState(new StandState());
}
}
};
这是一段相对而言比较单一的代码，当然，这样的逻辑是不可能用在游戏上的，呵呵。这里只是为了演示一下状态的变更。
Subclasses的内部对状态的变换规则进行了逻辑处理，因此它只关心自己的下一个状态是什么。这样由若干个状态类组合在一起，无形中形成了不同状态之间转换的规则，这样使状态机独立了出来，而不必涉及到状态的使用者。