首先来看基本上所有的软件都是有限状态机（finite-state machine，FSM）。它是一个有向图，由一组节点和一组相应的转移函数组成。通俗点讲，它是一个事件驱动系统的模型，这个模型由有限数目的状态，若干输入和状态与状态之间转换的规则组成。在某一时刻，有一个或一组状态是FSM的当前状态，FSM接收输入事件并根据转换规则，将当前状态转为新的状态。正是由于这三个元素的组合，使得FSM具备了自己的行为特点。在游戏开发中，FSM被用来实现人工智能的决策过程，控制游戏对象的行为。
1、最简单的状态机
可能上面的解释还是有些抽象，绝大多数的文章会举用“门”或“锁”的例子来说明什么是状态机，我想还是举一个新鲜的例子吧：有一个叫做“猴子”的NPC，它会在指定的区域里行走，有时候停留，当行走到区域的边界所时，会自己转向（图1）。我们把状态机的转换规则函数列出表格（图2），并根据列出的规则写出是这个简单状态机的C++实现：
#ifndef MONKEY_H_
#define MONKEY_H_
#include
#include “cocos2d.h”
USING_NS_CC;
#define MAX_STOP_TIME 10
#define MAX_WALK_TIME 20
#define MAX_WALK_DIST 100
enum MonkeyState
{
stSTOP,
stWALK,
stTURN
};
class Monkey
: public Node
{
public:
Monkey()
{
log(“Monkey()”);
}
CREATE_FUNC(Monkey);
virtual bool init()
{
_curPos = 0;
_step = 1;
changeState(stSTOP);
this->scheduleUpdate();
return true;
}
void changeState(MonkeyState newState)
{
_curState = newState;
_curTime = time(0);
}
void stop()
{
cocos2d::log(“stop()”);
}
void walk()
{
_curPos += _step;
cocos2d::log(“walk(): pos=%d”, _curPos);
}
void turn()
{
_step *= -1;
cocos2d::log(“turn(): step=%d”, _step);
}
void update(float dt)
{
switch (_curState) {
case stSTOP:
if (isStopTimeout()) {
changeState(stWALK);
walk();
}
break;
case stWALK:
walk();
if (isWalkOutBorder()) {
changeState(stTURN);
turn();
} else if (isWalkTimeout()) {
changeState(stSTOP);
stop();
}
break;
case stTURN:
changeState(stWALK);
walk();
break;
}
}
private:
MonkeyState _curState;
time_t _curTime;
int _curPos;
int _step;
public:
bool isStopTimeout()
{
return (time(0) – _curTime > MAX_STOP_TIME);
}
bool isWalkTimeout()
{
return (time(0) – _curTime > MAX_WALK_TIME);
}
bool isWalkOutBorder()
{
return (_curPos > MAX_WALK_DIST || _curPos < -MAX_WALK_DIST);
}
};
#endif // MONKEY_H_
2、坏代码的味道
显然，如果继续将上面的代码写完整的话，它一定能很好的工作。但我似乎已经闻到了传说中“坏代码”的味道，上面长长的条件判断语句，会随着状态的增多变得更长。每增加一个状态，就需要在长长的条件判断语句中小心查找和修改。当这样的条件语句增长到需要多个人合作完成时，那当导致严重的维护与调试方面的问题。另外，对于编译型语言而言，一个具有N个状态的FSM要查找一个正确的状态，平均需要进行N/2次的判断。
在上面的状态机中，其实是让这个对象在不同的状态中表现出了不同的行为特征，那不同的行为特征之间除了有类似的形式化的接口之外，基本上没有任何的联系。那我们很自然地想到状态模式，利用状态模式维护状态，实现对象与维护状态的分离。