在Unity中玩转表达式树：解锁游戏逻辑的动态魔法

在Unity 2021 LTS版本中，结合Burst Compiler 可以将表达式树编译后的委托性能提升至接近原生C++代码水平，特别适合高频调用的游戏系统（如物理伤害计算、AI决策等）

参考：git-amend

Expression

一、为什么要学习表达式树？

传统Unity开发面临三大痛点：

逻辑固化 - 编译后无法修改行为逻辑
组件强耦合 - GameObject之间依赖关系复杂
动态性不足 - 难以实现运行时逻辑热替换

表达式树(Expression Trees) 技术通过将代码转换为可操作的数据结构，完美解决了这些问题。它允许我们：

运行时动态构建逻辑运行时动态构建逻辑
实现组件间的弱耦合通信实现组件间的弱耦合通信
支持可视化配置游戏行为支持可视化配置游戏行为

二、核心应用场景

动态技能系统
数据驱动AI
- 通过JSON配置行为树
- 运行时解析并生成表达式
- 实现无需重新编译的AI逻辑更新
MOD支持系统
- 玩家自定义逻辑脚本
- 安全沙箱运行表达式
- 实时加载玩家创作内容

三、实战演示

一、属性获取器

传统模式缺陷：

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public int GetPlayerStat(Player p, string statName)

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    switch(statName)

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        case "Health": return p.Health;

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        case "Mana": return p.Mana;

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        // 每新增一个属性需要修改此处

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表达式树：

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using System;

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using System.Linq.Expressions;

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using UnityEngine;

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public class ExpressionTreeDemo : MonoBehaviour {

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    void Start() {

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        Player player = new () { Health = 100 };

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        Func<Player, int> healthProperty = CreatePropertyGetter<Player, int>("Health");

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        Debug.Log($"Player Health: {healthProperty(player)}");

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    public int GetPlayerStat(Player player, string statName) {

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        Func<Player, int> propertyGetter = CreatePropertyGetter<Player, int>(statName);

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        return propertyGetter(player);

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    public Func<T, TProperty> CreatePropertyGetter<T, TProperty>(string propertyName) {

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        ParameterExpression param = Expression.Parameter(typeof(T), "x");

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        MemberExpression property = Expression.Property(param, propertyName);

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        Expression<Func<T, TProperty>> lambda = Expression.Lambda<Func<T, TProperty>>(property, param);

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        return lambda.Compile();

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应用场景 ：获取对象属性 技术要点 ：

属性访问表达式属性访问表达式：Expression.Property

二、条件触发系统

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public class ConditionTrigger : MonoBehaviour

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    public string ConditionExpression = "Player.Health.CurrentHP < 0.3";

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    public GameObject ContextObject;

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    private Func<GameObject, bool> _compiledCondition;

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    private static Dictionary<string, Func<GameObject, bool>> _cache = new();

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    void Start()

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        if (!_cache.TryGetValue(ConditionExpression, out _compiledCondition))

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            var elements = ConditionExpression.Split('.');

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            var rootObj = Expression.Parameter(typeof(GameObject), "context");

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            Expression accessChain = rootObj;

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            foreach (var element in elements.Skip(1))

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                accessChain = Expression.PropertyOrField(accessChain, element);

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            var conditionExpr = BuildComparison(accessChain, "<", Expression.Constant(0.3f));

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            _compiledCondition = Expression.Lambda<Func<GameObject, bool>>(conditionExpr, rootObj).Compile();

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            _cache[ConditionExpression] = _compiledCondition;

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    void Update()

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        if (_compiledCondition(ContextObject))

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            Debug.Log("触发条件！");

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    private Expression BuildComparison(Expression left, string operatorStr, Expression right)

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        return operatorStr switch

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            "<" => Expression.LessThan(left, right),

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            ">" => Expression.GreaterThan(left, right),

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            "==" => Expression.Equal(left, right),

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            "!=" => Expression.NotEqual(left, right),

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            "<=" => Expression.LessThanOrEqual(left, right),

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            ">=" => Expression.GreaterThanOrEqual(left, right),

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            _ => throw new NotSupportedException($"不支持的运算符: {operatorStr}")

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};

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应用场景 ：动态游戏事件触发 优势对比 ：

传统方式	表达式树方案
硬编码条件判断	支持运行时修改条件逻辑
需要预定义所有情况	可通过配置文件动态加载

三、行为链组合

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using System;

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using System.Collections.Generic;

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using System.Linq;

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using System.Linq.Expressions;

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using UnityEngine;

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// 使用示例

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public class ComboExample : MonoBehaviour

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    private ComboSystem _comboSystem;

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    void Start()

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        _comboSystem = new ComboSystem();

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        // 添加连招动作

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        _comboSystem.ActionExpressions.Add(GetComboExpression(typeof(AttackAnimation), nameof(AttackAnimation.Play), Expression.Constant("SwordSwing")));

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        _comboSystem.ActionExpressions.Add(GetComboExpression(typeof(EffectsManager), nameof(EffectsManager.Spawn), Expression.Constant("SwordHit")));

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        _comboSystem.ActionExpressions.Add(GetComboExpression(typeof(AttackAnimation), nameof(AttackAnimation.Play), Expression.Constant("SwordSwing2")));

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        _comboSystem.ActionExpressions.Add(GetComboExpression(typeof(DamageCalculator), nameof(DamageCalculator.Apply), Expression.Constant(new Vector3(0, 1, 0)), Expression.Constant(100f)));

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        // 执行连招

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        _comboSystem.ExecuteCombo();

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    Expression<Action> GetComboExpression(Type type, string methodName, params Expression[] args)

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        return Expression.Lambda<Action>(Expression.Call(type, methodName, null, args));

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public class ComboSystem

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    // 存储动作表达式的列表

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    public List<Expression<Action>> ActionExpressions = new();

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    // 执行连招

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    public void ExecuteCombo()

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        // 构建复合表达式

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        var comboBlock = Expression.Block(

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            ActionExpressions.Select(exp => exp.Body)

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);

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        // 创建最终的表达式

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        //Compile() 方法将 Lambda 表达式编译为可执行的委托。

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        //Invoke() 方法调用该委托，从而执行块中的所有表达式。

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        var finalExpr = Expression.Lambda<Action>(comboBlock);

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        finalExpr.Compile().Invoke(); // 执行连招

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// 示例动作类

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public class AttackAnimation

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    public static void Play(string animationName)

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        Debug.Log($"播放动画: {animationName}");

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public class EffectsManager

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    public static void Spawn(string effectName)

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        Debug.Log($"生成特效: {effectName}");

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public class DamageCalculator

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    public static void Apply(Vector3 position, float damage)

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        Debug.Log($"应用伤害: {damage} 到位置: {position}");

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//生成特效: SwordHit

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//播放动画: SwordSwing2

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//应用伤害: 100 到位置: (0.00, 1.00, 0.00)

Expression.Block:

Expression.Block 是一个非常强大的功能，它允许我们将多个表达式组合成一个块（block），并在执行时按顺序执行这些表达式。

四、运行时状态机

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using System;

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using System.Linq.Expressions;

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using System.Reflection;

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using UnityEngine;

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using Object = UnityEngine.Object;

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public class EnemyStateMachine : MonoBehaviour {

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    //定义状态机委托，以Enemy和Hero为参数，返回一个以Enemy和Hero为参数的空方法

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    //它会根据英雄的状态（如生命值和距离）返回一个相应的行为函数。

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    Func<Enemy, Hero, Action<Enemy, Hero>> stateEvaluator;

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    //存储当前行为函数

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    Action<Enemy, Hero> behavior;

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    Enemy enemy;

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    Hero hero;

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    void Start() {

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        enemy = FindObjectOfType<Enemy>();

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        hero = FindObjectOfType<Hero>();

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        stateEvaluator = CreateDynamicStateMachine();

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    void Update() {

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        //获取当前行为

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        behavior = stateEvaluator(enemy, hero);

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        //执行当前行为

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        behavior(enemy, hero);

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        Debug.Log("Enemy Aggression Level:", enemy.AggressionLevel);

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    public Func<Enemy, Hero, Action<Enemy, Hero>> CreateDynamicStateMachine() {

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        //定义参数表达式

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        ParameterExpression enemyParam = Expression.Parameter(typeof(Enemy), "enemy");

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        ParameterExpression heroParam = Expression.Parameter(typeof(Hero), "hero");

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        //定义一个二元表达式

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        BinaryExpression heroLowHealth = Expression.LessThan(

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            Expression.Property(heroParam, "Health"),

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            Expression.Constant(30)

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);

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        BinaryExpression heroNear = Expression.LessThan(

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            Expression.Property(heroParam, "Distance"),

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            Expression.Constant(10f)

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);

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        Debug.Log($"HeroLowHealth{heroLowHealth}");

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        Debug.Log($"HeroNear{heroNear}");

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        var attack = CreateActionExpression("Attack").Compile();

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        var taunt = CreateActionExpression("Taunt").Compile();

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        var patrol = CreateActionExpression("Patrol").Compile();

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        //条件表达式，如果heroNear为真则执行taunt，否则执行patrol

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        ConditionalExpression tauntOrPatrol = Expression.Condition(heroNear, Expression.Constant(taunt), Expression.Constant(patrol));

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        ConditionalExpression finalCondition = Expression.Condition(heroLowHealth, Expression.Constant(attack), tauntOrPatrol);

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//

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        var lambda = Expression.Lambda<Func<Enemy, Hero, Action<Enemy, Hero>>>(finalCondition, enemyParam, heroParam);

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        return lambda.Compile();

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    Expression<Action<Enemy, Hero>> CreateActionExpression(string methodName) {

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        ParameterExpression enemyParam = Expression.Parameter(typeof(Enemy), "enemy");

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        ParameterExpression heroParam = Expression.Parameter(typeof(Hero), "hero");

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        MethodInfo method = typeof(Enemy).GetMethod(methodName, new[] { typeof(Hero) });

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        MethodCallExpression call = Expression.Call(enemyParam, method, heroParam);

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        return Expression.Lambda<Action<Enemy, Hero>>(call, enemyParam, heroParam);

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CreateDynamicStateMachine

参数定义 ：定义了两个参数 enemyParam 和 heroParam，用于表示敌人和英雄。
条件表达 式：
heroLowHealth: 检查英雄的生命值是否低于 30。
- heroNear: 检查英雄与敌人的距离是否小于 10。
行为选择 ：
使用 CreateActionExpression 方法创建 Attack、Taunt 和 Patrol 行为的表达式。
- 使用 Expression.Condition 创建条件表达式，根据条件选择行为。
返回 Lambda 表达式 ：最终返回一个 Lambda 表达式，接受 Enemy 和 Hero 作为参数，并返回相应的行为函数。

CreateActionExpression

参数定义 ：定义 enemyParam 和 heroParam。
获取方法信息 ：使用反射获取 Enemy 类中与 methodName 相对应的方法。
创建方法调用表达式 ：使用 Expression.Call 创建方法调用表达式，并返回一个 Lambda 表达式。

在Unity中玩转表达式树：解锁游戏逻辑的动态魔法

在Unity中玩转表达式树：解锁游戏逻辑的动态魔法

一、为什么要学习表达式树？

二、核心应用场景

三、实战演示

一、 属性获取器

二、条件触发系统

三、行为链组合

四、运行时状态机

CreateDynamicStateMachine

CreateActionExpression

一、属性获取器