探秘Unity游戏开发中的状态设计模式-C#/.NET开发

这篇文章主要介绍了探秘Unity游戏开发中的状态设计模式，状态模式是Unity游戏开发中常用的一种设计模式，可以帮助开发者更好地管理游戏对象状态，提高游戏的可维护性和可扩展性

一、状态模式定义

状态模式（state）在GoF中的解释：

让一个对象的行为随着内部状态的改变而改变，而该对象也想换了类一样。

二、实现范例

结构图：

Context（状态拥有者）

  /// <summary>
    /// Describe：状态拥有者
    /// Note：是一个具有“状态”属性的类，可以制定相关的接口，让外界能够得知状态的改变或通过操作让状态改变。
    /// 比如：游戏角色有潜行，攻击、施法等状态；好友上线，脱机、忙碌等状态；
    /// GoF使用TCP联网为例，有已连接、等待连接、短线等状态；
    /// </summary>
    public class Context
    {
        State state = null;
        public void Request(int Value)
        {
            state.Handle(Value);
        }
        public void SetState(State state)
        {
            this.state = state;
        }
    }

State（状态接口类）

 /// <summary>
    /// Describe：状态接口类
    /// Note：指定状态的接口，负责规范Context（状态拥有者）在特定状态下要表现的行为。
    /// </summary>
    public abstract class State
    {
        protected Context m_Context = null;
        public State(Context context)
        {
            m_Context = context;
        }
        public abstract void Handle(int Value);
    }

ConcreteState（具体状态类）

   /*
     Describe：具体状态类
     Note：
     1、继承自State（状态接口类）
     2、实现Context（状态拥有者）在特定状态下该有的行为。
 */
    //状态A
    public class ConcreteStateA : State
    {
        public ConcreteStateA(Context context) : base(context) 
        { }
        public override void Handle(int Value)
        {
            if (Value>10)
            {
                m_Context.SetState(new ConcreteStateB(m_Context));
            }
        }
    }
    //状态A
    public class ConcreteStateB : State
    {
        public ConcreteStateB(Context context) : base(context)
        { }
        public override void Handle(int Value)
        {
            if (Value > 10)
            {
                m_Context.SetState(new ConcreteStateC(m_Context));
            }
        }
    }
    //状态A
    public class ConcreteStateC : State
    {
        public ConcreteStateC(Context context) : base(context)
        { }
        public override void Handle(int Value)
        {
            if (Value > 10)
            {
                m_Context.SetState(new ConcreteStateA(m_Context));
            }
        }
    }

三、使用状态模式(state)实现游戏场景的转换

场景结构示意图：

ISceneState 场景类接口

  /// <summary>
    /// Describe：场景类接口
    /// Note：定义场景转换和执行时需要调用的方法。
    /// </summary>
    public class ISceneState
    {
        //状态名称
        private string m_StateName = "ISceneState";
        public string StateName
        {
            get => m_StateName;
            set => m_StateName = value;
        }
        //控制者
        protected SceneStateController m_Controller = null;
        //建造者
        public ISceneState(SceneStateController controller)
        {
            m_Controller = controller;
        }
        //开始
        public virtual void StateBegin() { }
        //结束
        public virtual void StateEnd() { }
        //更新
        public virtual void StateUpdate() { }
        //结束
        public override string ToString() 
        {
            return $"[I_SceneState: StateName={StateName}]";
        }
    }

三个可切换场景（主画面场景，主画面场景，战斗场景）

主画面场景

  /// <summary>
    /// Describe：开始场景
    /// </summary>
    public class StartState : ISceneState
    {
        public StartState(SceneStateController controller) : base(controller)
        {
            this.StateName="StartState";
        }
        //开始
        public override void StateBegin()
        {
            //可在此进行游戏数据加载和初始化
        }
        //更新
        public override void StateUpdate() 
        {
            //更换为
            m_Controller.SetState(new MainMenuState(m_Controller), "MainMenuScene");
        }
    }

主画面场景

 /// <summary>
    /// Author：maki
    /// Time：2021-12-2
    /// Describe：主画面场景
    /// </summary>
    public class MainMenuState:ISceneState
    {
        private Button tmpBtn;
        public MainMenuState(SceneStateController controller) : base(controller)
        {
            this.StateName = "MainMenuState";
        }
        //开始
        public override void StateBegin()
        {
            //获取开始按钮
            // tmpBtn=UITool.GetUIComponent<Button>("StartGameBtn");
            tmpBtn?.onClick.AddListener(()=>OnStartGameBtnClick(tmpBtn));
        }
        //开始游戏
        private void OnStartGameBtnClick(Button tmpBtn)
        {
            m_Controller.SetState(new BattleState(m_Controller), "BattleScene");
        }
    }

战斗场景

   /// <summary>
    /// Author：maki
    /// Time：2021-12-2
    /// Describe：战斗场景
    /// </summary>
    public class BattleState:ISceneState
    {
        public BattleState(SceneStateController controller) : base(controller)
        {
            this.StateName = "BattleState";
        }
        //开始
        public override void StateBegin() 
        { 
        }
        //结束
        public override void StateEnd() 
        {
        }
        //更新
        public override void StateUpdate() 
        {
            //输入
            InputProcess();
            //游戏逻辑
            //游戏是否结束
            m_Controller.SetState(new MainMenuState(m_Controller), "MainMenuState");
        }
        //输入
        private void InputProcess()
        {
          //玩家输入判断程序代码。。。
        }
    }

SceneStateController-场景状态控制者

   /// <summary>
    /// Author：maki
    /// Time：2021-12-2
    /// Describe：场景状态的拥有者（Context），保持当前游戏场景状态，并作为与GameLoop类互动的接口，
    /// 除此以外，也是U3D场景转换的地方。
    /// </summary>
    public class SceneStateController
    {
        private ISceneState m_State;
        private bool m_bRunBegin = false;
        public SceneStateController() { }
        //设置状态
        public void SetState(ISceneState state, string loadSceneName)
        {
            m_bRunBegin = false;
            //载入场景
            LoadScene(loadSceneName);
            //通知前一个State结束
            if (m_State != null)
                m_State.StateEnd();
            //设置
            m_State = state;
        }
        //载入场景
        private void LoadScene(string loadSceneName)
        {
            if (string.IsNullOrEmpty(loadSceneName))
            {
                return;
            }
            SceneManager.LoadScene(loadSceneName);
            //  Application.LoadLevel(loadSceneName); 过时
        }
        //更新
        public void StateUpdate()
        {
            //通知新的State开始
            if (m_State != null && m_bRunBegin == false)
            {
                m_State.StateBegin();
                m_bRunBegin = true;
            }
            if (m_State != null)
            {
                m_State.StateUpdate();
            }
        }
    }

GameLoop-游戏主循环类

 /// <summary>
    /// Author：maki
    /// Time：2021-12-2
    /// Describe：游戏主循环类
    /// Note：包含初始化游戏和定期调用更新操作
    /// </summary>
    public class GameLoop:MonoBehaviour
    {
        //场景状态
        SceneStateController sceneStateController = new SceneStateController();
       void Awake()
        {
            // 转换场景不会被删除
            GameObject.DontDestroyOnLoad(gameObject);
            //随机数种子
            Random.seed = (int)System.DateTime.Now.Ticks;
        }
        private void Start()
        {
            //设置起始场景
            sceneStateController.SetState(new StartState(sceneStateController), "");
        }
        private void Update()
        {
            sceneStateController.StateUpdate();
        }
    }