Unity有限状态机的理解与实现简单的可插拔AI脚本对象

发表于2018-01-04

一般的游戏AI都是使用状态机的设计模式来实现的。参考官方教程：Pluggable AI With Scriptable Objects ，实操了一遍，这里就总结一下状态模式与可插拔AI脚本对象。

先简单说一下状态模式。就是根据当前状态和对应条件，选则需要转换的下一个状态。例如本文的例子，坦克默认状态是巡逻（状态），在发现有敌人时（条件），转换成追杀（状态），在敌人逃脱或死掉了之后（条件），又变成巡逻（状态）。

游戏场景：绿色标签为巡逻点。蓝色标签为玩家出生点。红色为AI出生点。（如图玩家被两个AI追杀。）

AI对象结构

　　每个AI对象都有一个状态控制器（StateController）脚本组件，包含一个当前状态（State），且状态包含需要执行动作（Action），还有状态转换的条件（Transition）。

　　Unity中文件分类层级如下。其中DefaultEnemyStats是默认AI的一些配置。包括攻击距离，移动速度，旋转速度等等。

State （状态）

using UnityEngine;
[CreateAssetMenu (menuName = "PluggableAI/State")]
public class State : ScriptableObject 
｛
    public Action[] actions;                        //动作
    public Transition[] transitions;                //通过决定，选择下一种动作决定
    public Color sceneGizmoColor = Color.gray;      //拿来渲染eyes的Gizmos颜色
    //每一帧更新状态，在StateController的OnUpdate中调用。
    public void UpdateState(StateController controller)
    ｛
        DoActions(controller);                      //执行动作
        CheckTransition(controller);                //检测转换状态
    ｝
    //顺序执行动作列表的动作。
    private void DoActions(StateController controller)
    ｛
        for (int i = 0; i < actions.Length; i++)
            actions[i].Act(controller);
    ｝
    //检查所有转换状态，并改变状态。
    private void CheckTransition(StateController controller)
    ｛
        for (int i = 0; i < transitions.Length; i++)
        ｛
            //这里条件转换只有两个，所以直接用Bool类型来判断。当然也可以有多种条件转换。
            bool decisionSucceeded = transitions[i].decision.Decide(controller);
            if (decisionSucceeded)
                controller.TransitionToState(transitions[i].trueState);
            else
                controller.TransitionToState(transitions[i].falseState);
        ｝
    ｝
｝

状态名	说明	配置
Remain State	保持原来状态。不包含任何属性。	略。
PatrolChaser	巡逻者状态。在巡逻点之间巡逻，如果检测到敌人，转为追杀状态。
ChaseChaser	追杀者状态。导航到目标一定距离并持续攻击，直到目标死掉，转回巡逻者模式。
PatrolScanner	同Patrol Chaser。巡逻到敌人，转为追杀。
ChaseChaser	同Chase Chaser 。追杀敌人，但到目标死掉，转换成警觉模式。
AlertScanner	警觉模式。其实就是旋转扫描敌人，直到扫描到目标或超过了一定时间。

　　通过上表其实可以发现有两个非常相似的动作，只是为了演示Alert Scanner 的。其实是可以优化的，就是修改Transition的结构，不再是只有两种状态选择，而是多种，这样就可以更好的重用状态。

Action（动作）

using UnityEngine;
public abstract class Action : ScriptableObject 
｛
    //State直接调用这个方法来执行动作。
    public abstract void Act(StateController controller);
｝

动作名	说明	原理
PatrolAction	巡逻动作。从StateController搞来巡逻点列表。在这些巡逻点之间巡逻移动。	设置巡逻点为导航目标点，到达后设置下一个巡逻点为导航点。
ChaseAction	追随动作。最短距离到达目标。	设置目标为导航目标点，导航过去就是了。
AttackAction	攻击动作。攻击目标。	射出检测射线（红色的），检测到目标就发炮攻击。

Decision（决定）

using UnityEngine;
public abstract class Decision : ScriptableObject 
｛
    //通过这个方法的返回值来判断决定的选择。
    public abstract bool Decide(StateController controller);
｝

决定名	说明	原理
LookDecision	检测决定。检测到目标就设置为追踪目标，并且返回True。	射出检测球体射线（绿色的）来检测。
ActiveStateDecision	活动状态决定。就是判断追踪的目标是否active（激活状态）。	直接返回追踪目标的active的bool值。
ScanDecision	扫描决定。说是扫描其实并没有扫描，只是在转圈而已。一直转到外部条件改变状态，或者超过了扫描限定的时间。	停止导航。配合Time.deltaTime旋转自己。返回是否超过扫描限定时间。

Transitions（状态转换）

//状态转换。通过决定的返回值，选则两种状态中其中一个
[System.Serializable]
public class Transition 
｛
    public Decision decision;
    public State trueState;
    public State falseState;
｝

测试结果

第一种，巡逻->发现目标->追杀->目标死亡->巡逻。（颜色配合下图样例使用。）