【行为型之策略模式】游戏开发实战——Unity灵活算法架构的核心实现策略

敲代码的 蜡笔小新2025-05-15 8:44

文章目录

🎮 策略模式（Strategy Pattern）深度解析

------以Unity实现灵活AI行为 与动态伤害计算为核心案例

一、模式本质与核心价值

核心目标 ：

✅ 定义算法族 ，封装每个算法，使它们可互换

✅ 运行时动态切换算法 ，避免使用多重条件判断

✅ 符合开闭原则，易于扩展新算法

关键术语：

  • Strategy（策略接口）：定义算法族的通用接口
  • ConcreteStrategy（具体策略）：实现具体算法逻辑
  • Context（上下文）：持有策略引用，负责调用算法

数学表达 ：

设算法集合S = {s₁, s₂, ..., sₙ}，上下文C满足：

C.Algorithm = sᵢ → C.Execute() = sᵢ.Process()

二、经典UML结构

<<interface>> IDamageStrategy +CalculateDamage() : float PhysicalDamage +CalculateDamage() MagicDamage +CalculateDamage() CritDamage +CalculateDamage() Weapon -damageStrategy: IDamageStrategy +Attack()

三、Unity实战代码（动态伤害计算系统）
1. 定义策略接口与上下文
csharp 复制代码 
public interface IDamageStrategy {
    float CalculateDamage(Character attacker, Character target);
}

public class Weapon : MonoBehaviour {
    private IDamageStrategy _damageStrategy;
    
    public void SetStrategy(IDamageStrategy strategy) {
        _damageStrategy = strategy;
    }
    
    public void Attack(Character attacker, Character target) {
        float damage = _damageStrategy.CalculateDamage(attacker, target);
        target.TakeDamage(damage);
    }
}
2. 实现具体策略
csharp 复制代码 
// 物理伤害策略
public class PhysicalDamage : IDamageStrategy {
    public float CalculateDamage(Character attacker, Character target) {
        return attacker.Strength * 2 - target.Defense;
    }
}

// 魔法伤害策略
public class MagicDamage : IDamageStrategy {
    public float CalculateDamage(Character attacker, Character target) {
        return attacker.Intelligence * 3 - target.MagicResist;
    }
}

// 暴击伤害策略
public class CriticalStrike : IDamageStrategy {
    [SerializeField] private float _critChance = 0.3f;
    
    public float CalculateDamage(Character attacker, Character target) {
        float baseDamage = attacker.Strength * 1.5f;
        return Random.value < _critChance ? baseDamage * 2 : baseDamage;
    }
}
3. 客户端使用
csharp 复制代码 
public class PlayerCombat : MonoBehaviour {
    [SerializeField] private Weapon _sword;
    
    void Update() {
        if(Input.GetKeyDown(KeyCode.Alpha1)) {
            _sword.SetStrategy(new PhysicalDamage());
        }
        
        if(Input.GetKeyDown(KeyCode.Alpha2)) {
            _sword.SetStrategy(new MagicDamage());
        }
        
        if(Input.GetMouseButtonDown(0)) {
            Character enemy = GetTargetEnemy();
            _sword.Attack(GetComponent<Character>(), enemy);
        }
    }
}
四、模式进阶技巧
1. 策略组合
csharp 复制代码 
public class CompositeStrategy : IDamageStrategy {
    private List<IDamageStrategy> _strategies = new();
    
    public void AddStrategy(IDamageStrategy strategy) {
        _strategies.Add(strategy);
    }
    
    public float CalculateDamage(Character attacker, Character target) {
        return _strategies.Sum(s => s.CalculateDamage(attacker, target));
    }
}
2. 策略工厂
csharp 复制代码 
public class DamageStrategyFactory {
    public IDamageStrategy Create(WeaponType type) {
        return type switch {
            WeaponType.Sword => new PhysicalDamage(),
            WeaponType.Staff => new MagicDamage(),
            WeaponType.Dagger => new CriticalStrike(),
            _ => throw new ArgumentException()
        };
    }
}
3. 数据驱动策略
csharp 复制代码 
[CreateAssetMenu]
public class DamageConfig : ScriptableObject {
    public AnimationCurve DamageCurve;
    public GameObject ImpactEffect;
}

public class ConfigurableDamage : IDamageStrategy {
    private DamageConfig _config;
    
    public float CalculateDamage(Character attacker, Character target) {
        float levelFactor = _config.DamageCurve.Evaluate(attacker.Level);
        return attacker.BaseDamage * levelFactor;
    }
}
五、游戏开发典型应用场景

  1. AI行为系统

    csharp 复制代码 
    public class NPCController {
    private IMovementStrategy _movementStrategy;
    
    public void SetMovementStrategy(IMovementStrategy strategy) {
        _movementStrategy = strategy;
    }
    
    void Update() {
        _movementStrategy.Move(transform);
    }
}

  2. 技能效果系统

    csharp 复制代码 
    public class SkillSystem {
    private ISkillEffect _effect;
    
    public void CastSkill() {
        _effect.ApplyEffect(target);
    }
}

  3. 成就解锁条件

    csharp 复制代码 
    public class AchievementCondition {
    private IUnlockStrategy _strategy;
    
    public bool CheckUnlock(Player player) {
        return _strategy.IsUnlocked(player);
    }
}

  4. 物理材质系统

    csharp 复制代码 
    public class SurfaceResponse {
    private IBounceStrategy _bounceStrategy;
    
    public Vector3 CalculateBounce(Vector3 input) {
        return _bounceStrategy.CalculateBounce(input);
    }
}
六、性能优化策略
策略 实现方式 适用场景
策略缓存 对象池管理策略实例 高频策略切换
预编译策略 使用C#委托或表达式树 高性能计算场景
数据导向设计 策略参数结构体化 大量相似策略
异步加载 按需加载策略资源 复杂策略配置
七、模式对比与选择
维度 策略模式 状态模式
关注点 算法实现 状态转换
切换机制 主动切换 自动转换
对象关系 平行策略 状态链
典型应用 伤害计算 AI状态机
八、最佳实践原则

  1. 接口最小化：策略接口保持单一职责

  2. 无状态策略：尽量设计无状态的策略类

  3. 防御性编程 ：

    csharp 复制代码 
    public void SetStrategy(IDamageStrategy strategy) {
    _damageStrategy = strategy ?? throw new ArgumentNullException();
}

  4. 策略验证 ：

    csharp 复制代码 
    public bool IsStrategyValid() {
    return _damageStrategy != null && _damageStrategy.IsAvailable();
}
九、常见问题解决方案

Q1：如何处理策略间共享数据？

→ 使用上下文传递参数

csharp 复制代码 
public interface IStrategy {
    void Execute(SharedData context);
}

public class SharedData {
    public Character Attacker;
    public Character Target;
    public float EnvironmentFactor;
}

Q2：如何实现跨策略配置？

→ 使用策略配置中心

csharp 复制代码 
public class StrategyConfig : MonoBehaviour {
    [SerializeField] private StrategyMapping[] _mappings;
    
    public IStrategy GetStrategy(string key) {
        return _mappings.FirstOrDefault(m => m.Key == key)?.Strategy;
    }
}

[System.Serializable]
public class StrategyMapping {
    public string Key;
    public IStrategy Strategy;
}

Q3：如何调试策略执行流程？

→ 实现策略日志代理

csharp 复制代码 
public class LoggingStrategyProxy : IStrategy {
    private IStrategy _wrapped;
    
    public void Execute() {
        Debug.Log($"开始执行策略：{_wrapped.GetType().Name}");
        _wrapped.Execute();
        Debug.Log("策略执行完成");
    }
}

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