Unity MyFramework 用法说明（十三）：使用 StateMachine 管理互斥与共存的角色状态

游戏中的角色通常不只有一个简单的"当前状态"。

角色可能正在行走，同时拥有加速 Buff；也可能正在攻击，因此暂时不能移动；进入死亡状态后，还需要自动移除移动、攻击和受击等状态。

MyFramework 使用 StateManager 和 COMCharacterStateMachine，统一处理状态生命周期、持续时间、同类状态冲突以及状态组之间的互斥关系。

项目地址：

一、为什么不能只用一个状态枚举

最简单的角色状态可能写成：

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public enum CHARACTER_STATE
{
	STAND,
	WALK,
	ATTACK,
	HIT,
	DIE,
}

角色只保存一个当前状态：

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protected CHARACTER_STATE mState;

这种写法只能表示：

bash 复制代码

站立
或者行走
或者攻击

但实际游戏中，角色状态往往需要同时存在：

bash 复制代码

行走 + 移动速度提升
攻击 + 伤害提升
站立 + 中毒
无敌 + 技能释放

还有一些状态不能共存：

bash 复制代码

站立和行走不能同时存在
行走和攻击不能同时存在
死亡后不能继续移动和攻击
技能前摇、释放和后摇只能保留一个

因此，角色状态更适合使用多个独立对象表示，再由状态机统一管理它们之间的关系。

二、状态系统的基本结构

MyFramework 中主要包含四部分：

bash 复制代码

StateManager
保存全局状态类型、参数类型和状态组配置

COMCharacterStateMachine
每个角色自己的状态机，保存角色当前拥有的状态

CharacterState
一个具体的角色状态对象

StateParam
进入状态时使用的参数

可以理解为：

bash 复制代码

StateManager
负责定义"状态之间是什么关系"

COMCharacterStateMachine
负责记录"当前角色拥有哪些状态"

CharacterState
负责执行"进入、更新和离开状态时做什么"

Character 已经封装了常用接口：

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character.addState<StateActionWalk>();
character.hasState<StateActionWalk>();
character.getFirstState<StateActionWalk>();

第一次调用 getStateMachine() 时，如果角色还没有状态机组件，框架会自动创建。

三、创建一个基础状态

先创建站立状态：

bash 复制代码

public class StateActionStand : CharacterState
{
	public override void enter()
	{
		base.enter();

		// 播放站立动作
	}

	public override void leave(
		bool isBreak,
		bool willDestroy,
		string param)
	{
		base.leave(isBreak, willDestroy, param);

		// 离开站立状态时的清理
	}
}

进入站立状态：

bash 复制代码

character.addState<StateActionStand>();

查询角色是否处于站立状态：

bash 复制代码

if (character.hasState<StateActionStand>())
{
	// 当前角色拥有站立状态
}

移除状态：

bash 复制代码

character
	.getStateMachine()
	.removeFirstState<StateActionStand>(false);

isBreak 表示这个状态是否因为加入了互斥状态而被打断。

例如角色从站立切换到行走时，站立状态通常是被新状态打断的。

四、使用 StateParam 传递进入参数

攻击状态可能需要动作编号、播放速度和持续时间。

先定义参数：

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public class StateActionAttackParam : StateParam
{
	public int mAnimation;
	public float mAnimationSpeed;

	public override void resetProperty()
	{
		base.resetProperty();

		mAnimation = 0;
		mAnimationSpeed = 0.0f;
	}
}

状态继承 CharacterStateT<T>：

bash 复制代码

public class StateActionAttack :
	CharacterStateT<StateActionAttackParam>
{
	protected int mAnimation;
	protected float mAnimationSpeed;

	public StateActionAttack()
	{
		mMutexType = STATE_MUTEX.REMOVE_OLD;
	}

	public override void enter()
	{
		base.enter();

		mAnimation = mCustomParam.mAnimation;
		mAnimationSpeed = mCustomParam.mAnimationSpeed;

		// 播放攻击动作
	}

	public override void update(float elapsedTime)
	{
		// 更新攻击状态

		// 父类会处理状态持续时间，通常放在最后调用
		base.update(elapsedTime);
	}

	public override void resetProperty()
	{
		base.resetProperty();

		mAnimation = 0;
		mAnimationSpeed = 0.0f;
	}
}

添加攻击状态：

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using var a =
	new ClassScope<StateActionAttackParam>(out var param);

param.mAnimation = 1001;
param.mAnimationSpeed = 1.0f;
param.mBuffTime = 0.8f;

character.addState<StateActionAttack>(param);

这里的 mBuffTime 是状态持续时间：

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小于 0    不限制持续时间
等于 0    只执行 enter，随后立即离开
大于 0    到达指定时间后自动移除

五、StateParam 只能在 enter 中使用

状态机调用顺序大致为：

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创建状态
    ↓
设置 StateParam
    ↓
执行 enter()
    ↓
清除状态对 StateParam 的引用
    ↓
调用方回收 StateParam

因此，mCustomParam 只能在 enter() 中读取。

需要在后续 update() 中继续使用的数据，必须复制到状态自己的字段：

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public override void enter()
{
	base.enter();

	mAnimation = mCustomParam.mAnimation;
	mAnimationSpeed = mCustomParam.mAnimationSpeed;
}

不能保存参数对象：

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// 错误：参数对象离开 ClassScope 后会被回收
protected StateActionAttackParam mAttackParam;

public override void enter()
{
	mAttackParam = mCustomParam;
}

StateParam 只是一次进入状态时的临时参数，不属于状态的长期数据。

六、同类型状态如何处理

STATE_MUTEX 控制的是：

再次添加同一种状态时如何处理。

例如当前已经存在一个 StateActionAttack，此时再次添加攻击状态。

常用类型包括：

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NO_NEW
已有相同状态时，不允许添加新状态

REMOVE_OLD
添加新状态，并移除旧状态

COEXIST
同类型状态可以同时存在

KEEP_HIGH_PRIORITY
只保留优先级最高的状态

OVERLAP_LAYER
不保留新对象，而是通知旧状态增加层数

动作状态通常使用：

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public StateActionAttack()
{
	mMutexType = STATE_MUTEX.REMOVE_OLD;
}

这样重复进入攻击状态时，旧攻击状态会先退出，再进入新的攻击状态。

需要注意，mMutexType 通常在构造函数中设置，而且不能在 resetProperty() 中重置。

对象池复用对象时不会再次调用构造函数，如果回收时把它重置为默认值，下一次复用后的互斥规则就会错误。

七、不同类型状态如何互斥

STATE_MUTEX 只能处理同一种状态。

站立、行走和攻击是三个不同类型，因此还需要使用状态组：

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public class StateGroupBehaviour : StateGroup
{
}

把所有动作状态放入这个组：

bash 复制代码

StateGroupBehaviour
├── StateActionStand
├── StateActionWalk
├── StateActionAttack
├── StateActionHit
└── StateActionDie

然后把状态组设置为：

bash 复制代码

GROUP_MUTEX.REMOVE_OTHERS

添加组内的新状态时，状态机会自动移除当前组中的其他状态：

bash 复制代码

当前：StateActionStand

添加：StateActionWalk

结果：
移除 StateActionStand
保留 StateActionWalk

调用方不需要手动先删除站立状态：

bash 复制代码

// 不需要手动移除站立
character.addState<StateActionWalk>();

状态组会统一完成切换。

八、注册状态组

创建状态组类型：

bash 复制代码

public class StateGroupBehaviour : StateGroup
{
}

public class StateGroupNotAllowMove : StateGroup
{
}

public class StateGroupNotAllowAttack : StateGroup
{
}

public class StateGroupDieRemoved : StateGroup
{
}

注册状态组及其关系：

bash 复制代码

using System;
using static FrameBaseHotFix;

public class StateGroupRegister
{
	public static void registeAll()
	{
		Type groupBehaviour =
			typeof(StateGroupBehaviour);

		Type groupNotAllowMove =
			typeof(StateGroupNotAllowMove);

		Type groupNotAllowAttack =
			typeof(StateGroupNotAllowAttack);

		Type groupDieRemoved =
			typeof(StateGroupDieRemoved);

		registeGroup(
			groupBehaviour,
			GROUP_MUTEX.REMOVE_OTHERS);

		registeGroup(groupNotAllowMove);
		registeGroup(groupNotAllowAttack);

		registeGroup(
			groupDieRemoved,
			GROUP_MUTEX.MUTEX_WITH_MAIN);

		assignGroup<StateActionStand>(
			groupBehaviour);

		assignGroup<StateActionWalk>(
			groupBehaviour);

		assignGroup<StateActionAttack>(
			groupBehaviour);

		assignGroup<StateActionDie>(
			groupBehaviour);

		assignGroup<StateActionAttack>(
			groupNotAllowMove);

		assignGroup<StateActionDie>(
			groupNotAllowMove);

		assignGroup<StateActionAttack>(
			groupNotAllowAttack);

		assignGroup<StateActionDie>(
			groupNotAllowAttack);

		assignGroup<StateActionDie>(
			groupDieRemoved,
			true);

		assignGroup<StateActionStand>(
			groupDieRemoved);

		assignGroup<StateActionWalk>(
			groupDieRemoved);

		assignGroup<StateActionAttack>(
			groupDieRemoved);
	}

	protected static void registeGroup(
		Type groupType,
		GROUP_MUTEX mutex = GROUP_MUTEX.COEXIST)
	{
		mStateManager.registeGroup(
			groupType,
			mutex);
	}

	protected static void assignGroup<T>(
		Type groupType,
		bool mainState = false)
		where T : CharacterState
	{
		mStateManager.assignGroup(
			groupType,
			typeof(T),
			mainState);
	}
}

在 GameHotFix.registerAll() 中调用：

bash 复制代码

protected override void registerAll()
{
	LayoutRegisterHotFix.registeAll();

	StateGroupRegister.registeAll();
}

状态组必须在使用角色状态之前完成注册。

九、一个状态可以属于多个组

StateActionAttack 可以同时属于：

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StateGroupBehaviour
StateGroupNotAllowMove
StateGroupNotAllowAttack
StateGroupDieRemoved

每个组表达不同含义。

StateGroupBehaviour

设置为：

bash 复制代码

GROUP_MUTEX.REMOVE_OTHERS

负责保证站立、行走、攻击和死亡等动作不会同时存在。

StateGroupNotAllowMove

保持默认的：

bash 复制代码

GROUP_MUTEX.COEXIST

它不用于移除状态，只作为一个分类标签。

移动前可以判断：

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if (character.hasStateGroup<StateGroupNotAllowMove>())
{
	return;
}

只要角色拥有攻击、死亡或其他被分到该组的状态，就不允许开始移动。

StateGroupNotAllowAttack

同样用于统一判断角色当前能否攻击：

bash 复制代码

if (character.hasStateGroup<StateGroupNotAllowAttack>())
{
	return;
}

不需要在攻击逻辑中分别判断：

bash 复制代码

character.hasState<StateActionDie>();
character.hasState<StateActionHit>();
character.hasState<StateActionAttack>();

以后增加新的禁攻状态时，只需要把它加入状态组。

十、使用主状态处理死亡关系

死亡状态通常需要特殊规则：

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进入死亡状态时
移除站立、移动、攻击等状态

死亡状态存在时
不能再添加站立、移动和攻击状态

可以使用：

bash 复制代码

GROUP_MUTEX.MUTEX_WITH_MAIN

把死亡状态指定为主状态：

bash 复制代码

mStateManager.assignGroup(
	typeof(StateGroupDieRemoved),
	typeof(StateActionDie),
	true);

其他需要被死亡状态清理的状态也加入同一组：

bash 复制代码

mStateManager.assignGroup(
	typeof(StateGroupDieRemoved),
	typeof(StateActionStand));

mStateManager.assignGroup(
	typeof(StateGroupDieRemoved),
	typeof(StateActionWalk));

mStateManager.assignGroup(
	typeof(StateGroupDieRemoved),
	typeof(StateActionAttack));

最终效果是：

bash 复制代码

添加死亡状态
    ↓
自动移除组中的其他状态
    ↓
死亡状态成为当前主状态
    ↓
死亡期间不能再添加组内其他状态

调用死亡命令时只需要：

bash 复制代码

character.addState<StateActionDie>();

不需要手动逐个移除移动、攻击和站立状态。

十一、状态生命周期

CharacterState 主要提供以下生命周期：

bash 复制代码

canEnter
判断当前是否允许进入状态

enter
成功加入状态时执行

update
每帧更新状态

fixedUpdate
固定帧更新状态

leave
状态被移除时执行

resetProperty
对象回收时重置全部字段

可以通过 canEnter() 拒绝进入：

bash 复制代码

public override bool canEnter()
{
	if (mCharacter == null)
	{
		return false;
	}

	return !mCharacter.hasState<StateActionDie>();
}

但通用的互斥关系更适合放进状态组，不要让每个状态都重复查询其他状态。

状态自己的特殊限制，才放在 canEnter() 中。

十二、状态为什么使用 SafeList

状态的 update() 中可能移除自己：

bash 复制代码

protected void removeSelf()
{
	mCharacter
		?.getStateMachine()
		.removeState(this, false);
}

一个状态也可能在更新过程中添加或移除其他状态。

因此，状态机内部使用：

bash 复制代码

SafeDictionary<Type, SafeList<CharacterState>>
SafeList<CharacterState>

进行管理。

这与前一篇介绍的 SafeList 正好对应：

bash 复制代码

状态机正在遍历全部状态
    ↓
某个状态在 update 中移除自己
    ↓
当前遍历保持稳定
    ↓
下一次遍历应用最新状态列表

状态被移除后会立即设置为非激活状态，虽然它仍可能存在于当前读取快照中，但后续更新会检测 isActive() 并跳过。

十三、什么时候需要注册状态 ID

直接通过类型添加状态时：

bash 复制代码

character.addState<StateActionStand>();

不需要注册状态 ID。

只有需要根据配置表或网络协议中的数字 ID 动态创建状态时，才需要建立映射：

bash 复制代码

mStateManager.registeState(
	1001,
	typeof(BuffMoveSpeedUp),
	typeof(BuffMoveSpeedUpParam));

收到状态 ID 后可以查询：

bash 复制代码

Type stateType =
	mStateManager.getStateType(stateID);

Type paramType =
	mStateManager.getParamType(stateID);

然后根据类型创建对应参数和状态。

因此，状态类型注册主要用于：

bash 复制代码

配置表驱动 Buff
服务器同步状态
存档恢复状态
通过数字 ID 动态创建状态

普通动作状态通常可以直接按泛型类型添加。

十四、总结

MyFramework 的状态系统把状态行为、状态数据和互斥规则拆分开来：

bash 复制代码

CharacterState
负责一个状态的具体逻辑

StateParam
负责传递进入状态时的参数

COMCharacterStateMachine
负责角色当前状态的增删和更新

StateManager
负责全局状态类型和状态组关系

两种互斥关系解决不同问题：

bash 复制代码

STATE_MUTEX
处理同一种状态重复添加

GROUP_MUTEX
处理不同状态类型之间的关系

最终业务代码只需要表达想做什么：

bash 复制代码

character.addState<StateActionWalk>();
character.addState<StateActionAttack>(param);
character.addState<StateActionDie>();

至于旧状态是否需要移除、新状态是否允许添加、死亡时需要清理哪些状态，都由状态机和状态组配置统一处理。

这样新增状态时，不需要到移动、攻击、死亡等多个系统中继续增加分散的判断逻辑。