Unity设计模式之状态模式及有限状态机

状态模式

在状态模式中，类的行为是基于它的状态改变的。这种类型的设计模式属于行为行模式。

意图 : 允许对象在内部状态发生改变它的行为，对象看起来好像修改了它的类。

主要解决：对象的行为依赖于它的状态（属性），并且可以根据它的状态而改变他的相关行为。

何时使用：代码中包括大量与对象状态有关的条件语句。

如何解决：将各种具体的状态类抽象出来。

优点：

1、封装了转换规则。

2、枚举可能的状态，在枚举状态之前需要确定状态种类。

3、将所有与某个状态有关的行为放到一个类中，并且可以方便地增加新的状态，只需要改变对象状态即可改变对象的行为。

4、允许状态转换逻辑与状态对象合成一体，而不是某个巨大的条件语句块。

5、可以让多个环境对象共享一个状态对象，从而减少系统中对象的个数。

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缺点：

1、状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。

2、状态模式的结构与实现都比较复杂，如果使用不当将会导致结构和代码的混乱。

3、状态模式对“开闭原则”的支持并不是太好，对于可以切换状态的状态模式，增加新的状态类需要修改那些负责状态转换的状态的源代码，否则无法切换到新增状态，而且修改某个状态类的行为也需要修改对应类的源代码。

适用场景：

1、行为随状态改变而改变的场景

2、条件、分支语句的代替者。

注意事项：在行为受状态约束的时候使用状态模式，而且状态不超过5个。

应用实例：NPC的运动状态，从待定到走再到跑，从跑到走再到待定，下面就是状态模式来实现。

代码：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;

public class StateChange : MonoBehaviour {

    public Button foreBtn;  //前进一步
    public Button backBtn;  //后退一步

	void Start () {

        NPC npc = new NPC(new Pending());

        foreBtn.onClick.AddListener(() =>
        {
            npc.Start();
        });

        backBtn.onClick.AddListener(() =>
        {
            npc.Back();
        });
		
	}
}

using System;
using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

/// <summary>
/// 人物类
/// </summary>
public class NPC
{
    private NPCState state;     //维持一个对抽象状态的对象的引用

    //设置状态对象
    public NPC(NPCState state)
    {
        this.state = state;
    }

    public NPCState NPCState
    {
        get { return state; }
        set { state = value; }
    }

    public void Start()
    {
        state.Start(this);
    }

    public void Back()
    {
        state.Back(this);
    }
}


public abstract class NPCState  {

    /// <summary>
    /// 声明抽象业务方法，不同的具体状态类可以有不同的实现
    /// </summary>
    /// <param name="npc"></param>
    public abstract void Start(NPC npc);

    public abstract void Back(NPC npc);
}


public class Pending : NPCState
{
    /// <summary>
    /// 具体方法的实现
    /// </summary>
    /// <param name="npc"></param>
    public override void Back(NPC npc)
    {
        Debug.Log("当前是待定状态，无法后退了");
    }

    public override void Start(NPC npc)
    {
        Debug.Log("当前是待定状态，前进一步");
        npc.NPCState = new Walk();
    }
}


public class Walk : NPCState
{
    public override void Back(NPC npc)
    {
        Debug.Log("当前状态是行走，后退一步");
        npc.NPCState = new Pending();
    }

    public override void Start(NPC npc)
    {
        Debug.Log("当前状态是行走，前进一步");
        npc.NPCState = new Run();
    }
}

public class Run : NPCState
{
    public override void Back(NPC npc)
    {
        Debug.Log("当前状态是跑步，后退一步");
        npc.NPCState = new Walk();
    }

    public override void Start(NPC npc)
    {
        Debug.Log("当前状态是跑步，不能前进了");
    }
}

有限状态机

1、用于一组状态，并且可以在这组状态之间进行转换。

2、状态机同时只能在一个状态中。

3、每个状态都有一系列的转换，转换与转换条件和另一状态有关。

代码：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;

/// <summary>
/// 定义枚举类，记录状态
/// </summary>
public enum States
{
    pending,
    walk,
    run
}
public class FSMState : MonoBehaviour {

    States NPCstate = States.pending;

    public Button foreBtn;
    public Button backBtn;
	void Start () {
		
	}
	
	void Update () {

        switch (NPCstate)
        {
            case States.pending:
                Debug.Log("当前状态为待定状态");
                Pending();
                break;
            case States.walk:
                Debug.Log("当前状态为行走状态");
                Walk();
                break;
            case States.run:
                Run();
                Debug.Log("当前状态为跑步状态");
                break;
        }
    }

    //待定状态
    void Pending()
    {
        //这是有限状态机进行状态切换的条件
        NPCstate = States.walk;
    }

    //行走状态
    void Walk()
    {
        //这是有限状态机进行状态切换的条件
        NPCstate = States.run;
    }

    //跑步状态
    void Run()
    {
        //这是有限状态机进行状态切换的条件
    }

}