Паттерн State для геймдева: управление поведением объектов в играх

Пройдите тест, узнайте какой профессии подходите

Сколько вам лет

До 18

От 18 до 24

От 25 до 34

От 35 до 44

От 45 до 49

От 50 до 54

Больше 55

Для кого эта статья:

Разработчики игр и геймдизайнеры
Программисты, заинтересованные в паттернах проектирования
Студенты и обучающиеся в области программирования и разработки игр
Паттерн State — это не просто элемент чистого кода, а настоящий каркас для построения эффективных игровых систем. Когда ваш NPC должен патрулировать, атаковать, преследовать или отступать, а персонаж игрока — бегать, прыгать, плавать и драться, происходит настоящий хаос в коде. Одно условие цепляется за другое, if-else разрастаются до небес, а отладка превращается в кошмар. Именно в этот момент паттерн State становится спасательным кругом для любого геймдев-проекта, позволяя элегантно моделировать сложное поведение без превращения кодовой базы в запутанный клубок условных операторов. 🎮

Хотите углубиться в мир эффективных паттернов проектирования и применить их в реальных проектах? Курс Java-разработки от Skypro погружает вас в практику создания гибких архитектур, включая паттерн State, который критически важен в игровой индустрии. Вы освоите не только теорию, но и создадите собственные проекты с применением этих принципов под руководством действующих разработчиков из топовых компаний.

Суть паттерна State в игровых системах

Паттерн State принадлежит к поведенческим паттернам проектирования и позволяет объекту изменять своё поведение в зависимости от внутреннего состояния. С точки зрения игрового разработчика, это означает возможность создавать чёткие, изолированные блоки кода для каждого состояния, в котором может находиться объект — будь то персонаж, враг или интерактивный элемент окружения.

Основная идея паттерна заключается в создании отдельных классов для каждого возможного состояния объекта, которые инкапсулируют всю логику, связанную с этим состоянием. Объект хранит ссылку на текущий объект-состояние и делегирует ему выполнение действий, зависящих от состояния.

Компонент	Описание	Пример в геймдеве
Context	Объект, хранящий ссылку на текущее состояние	Класс Enemy, Player
State	Интерфейс, определяющий методы состояния	IEnemyState, IPlayerState
ConcreteState	Реализация конкретного состояния	PatrolState, AttackState, DeadState

В контексте игровой разработки паттерн State решает несколько критических проблем:

Избавление от монолитных switch-case и запутанных условных выражений — каждое состояние имеет собственный изолированный код
Упрощение добавления новых состояний — достаточно создать новый класс, реализующий интерфейс State
Улучшение тестируемости — можно изолированно тестировать каждое состояние
Повышение читаемости кода — структура проекта наглядно отображает все возможные состояния

Вот как выглядит базовая структура паттерна State на C#, которую можно применить в Unity:

csharp

Скопировать код

// Интерфейс состояния
public interface IState
{
void Enter(); // Вызывается при входе в состояние
void Update(); // Вызывается каждый кадр
void Exit(); // Вызывается при выходе из состояния
}

// Класс контекста — персонаж или враг
public class Character
{
private IState currentState;

public void ChangeState(IState newState)
{
currentState?.Exit();
currentState = newState;
currentState.Enter();
}

public void Update()
{
currentState?.Update();
}
}

Машина состояний, построенная на основе паттерна State, является ключевым компонентом архитектуры современных игр. Она позволяет моделировать сложное поведение, оставаясь в рамках чистого, расширяемого и легко поддерживаемого кода. 🧩

Применение машины состояний для персонажей игры

Персонажи в играх — настоящие хамелеоны поведения. Представьте главного героя RPG: он должен уметь бежать, идти, красться, атаковать, защищаться, взаимодействовать с предметами, разговаривать с NPC, и всё это часто в различных комбинациях. Без паттерна State управление этим разнообразием поведений превращается в хрупкую и сложную систему условных операторов.

Александр Петров, технический директор игровой студии
Несколько лет назад мы разрабатывали экшен-игру с множеством сложных механик для главного персонажа. Изначально всё управление состояниями было реализовано через гигантский switch и десятки булевых флагов. Когда издатель запросил добавить систему паркура и скрытного перемещения, наш код превратился в настоящее минное поле — изменение одного условия вызывало каскад неожиданных багов.
Мы приняли непростое решение — переписать систему управления персонажем с нуля, используя паттерн State. За две недели напряжённой работы мы создали чистую архитектуру с 15 отдельными состояниями. Когда пришло время интегрировать новые механики, это заняло всего пару дней вместо предполагаемых двух недель. С тех пор мы используем этот паттерн во всех наших проектах, и он многократно окупил время, затраченное на рефакторинг.

Рассмотрим практическую реализацию машины состояний для игрового персонажа на примере Unity:

csharp

Скопировать код

// Контекст — класс персонажа
public class Player : MonoBehaviour
{
private PlayerStateBase currentState;

// Ссылки на компоненты
public Rigidbody2D Rigidbody { get; private set; }
public Animator Animator { get; private set; }

// Ссылки на конкретные состояния
public IdleState IdleState { get; private set; }
public RunState RunState { get; private set; }
public JumpState JumpState { get; private set; }
public AttackState AttackState { get; private set; }

private void Awake()
{
// Инициализация компонентов
Rigidbody = GetComponent<Rigidbody2D>();
Animator = GetComponent<Animator>();

// Создание состояний
IdleState = new IdleState(this);
RunState = new RunState(this);
JumpState = new JumpState(this);
AttackState = new AttackState(this);
}

private void Start()
{
// Установка начального состояния
ChangeState(IdleState);
}

private void Update()
{
// Делегирование логики текущему состоянию
currentState.HandleInput();
currentState.LogicUpdate();
}

private void FixedUpdate()
{
// Физика обновляется в FixedUpdate
currentState.PhysicsUpdate();
}

public void ChangeState(PlayerStateBase newState)
{
currentState?.Exit();
currentState = newState;
currentState.Enter();
}
}

Каждое состояние персонажа инкапсулирует собственную логику:

csharp

Скопировать код

// Базовый класс состояния
public abstract class PlayerStateBase
{
protected Player player;

public PlayerStateBase(Player player)
{
this.player = player;
}

public virtual void Enter() {}
public virtual void HandleInput() {}
public virtual void LogicUpdate() {}
public virtual void PhysicsUpdate() {}
public virtual void Exit() {}
}

// Пример конкретного состояния: бег
public class RunState : PlayerStateBase
{
private float horizontalInput;
private float movementSpeed = 5f;

public RunState(Player player) : base(player) {}

public override void Enter()
{
player.Animator.SetBool("isRunning", true);
}

public override void HandleInput()
{
horizontalInput = Input.GetAxis("Horizontal");

if (horizontalInput == 0)
{
player.ChangeState(player.IdleState);
}

if (Input.GetButtonDown("Jump"))
{
player.ChangeState(player.JumpState);
}

if (Input.GetButtonDown("Fire1"))
{
player.ChangeState(player.AttackState);
}
}

public override void PhysicsUpdate()
{
player.Rigidbody.velocity = new Vector2(
horizontalInput * movementSpeed,
player.Rigidbody.velocity.y
);

// Поворот персонажа в направлении движения
if (horizontalInput != 0)
{
player.transform.localScale = new Vector3(
Mathf.Sign(horizontalInput),
1f,
1f
);
}
}

public override void Exit()
{
player.Animator.SetBool("isRunning", false);
}
}

Преимущества такого подхода для персонажей очевидны:

Ясная организация кода — каждое состояние находится в собственном классе
Простое добавление новых состояний и переходов между ними
Предсказуемое поведение персонажа в каждом состоянии
Чистые интерфейсы между различными состояниями
Лёгкая отладка — проблемы локализуются в конкретных состояниях

Паттерн State особенно эффективен при построении сложных систем анимации, где каждое состояние персонажа может требовать специфических переходов и блендирования. Unity Animator Controller хорошо сочетается с такой архитектурой, позволяя синхронизировать логические состояния с визуальными. 🏃‍♂️

Реализация AI-противников через State Pattern

Искусственный интеллект противников — одна из наиболее подходящих областей для применения паттерна State. Поведение врагов в играх часто представляет собой классическую конечную машину состояний: патрулирование, преследование, атака, отступление, смерть. Переходы между этими состояниями происходят в ответ на определённые триггеры — обнаружение игрока, получение урона, потеря здоровья или выполнение действия.

Елена Сорокина, ведущий программист геймплея
В одном из наших шутеров мы столкнулись с проблемой: противники вели себя крайне непредсказуемо — то не реагировали на игрока, стоящего прямо перед ними, то наоборот, атаковали сквозь стены. Проблема скрывалась в запутанной логике состояний, где множество условных операторов переплеталось с проверками расстояний, видимости и других факторов.
После внедрения паттерна State поведение врагов стало кристально ясным. Мы разделили логику на пять базовых состояний и встроили систему приоритетов переходов. Главным преимуществом оказалась возможность для гейм-дизайнеров самостоятельно настраивать параметры каждого состояния — дальность обнаружения, время преследования, агрессивность — без необходимости погружаться в код. Это ускорило итерации дизайна и сделало поведение противников более разнообразным и интересным.

Давайте рассмотрим пример реализации AI врага с использованием паттерна State:

csharp

Скопировать код

// Базовый класс состояния AI
public abstract class EnemyState
{
protected Enemy enemy;
protected Transform player;

public EnemyState(Enemy enemy, Transform player)
{
this.enemy = enemy;
this.player = player;
}

public virtual void Enter() {}
public virtual void Execute() {}
public virtual void Exit() {}

protected float GetDistanceToPlayer()
{
return Vector3.Distance(enemy.transform.position, player.position);
}

protected bool CanSeePlayer()
{
RaycastHit hit;
Vector3 directionToPlayer = player.position – enemy.transform.position;

if (Physics.Raycast(enemy.transform.position, directionToPlayer, out hit))
{
return hit.transform == player;
}

return false;
}
}

// Патрулирование
public class PatrolState : EnemyState
{
private int currentWaypointIndex = 0;
private float waypointStayTime = 1f;
private float waypointTimer = 0f;
private bool isWaiting = false;

public PatrolState(Enemy enemy, Transform player) : base(enemy, player) {}

public override void Enter()
{
enemy.Animator.SetBool("isWalking", true);
enemy.Agent.speed = enemy.PatrolSpeed;
enemy.Agent.SetDestination(enemy.Waypoints[currentWaypointIndex].position);
}

public override void Execute()
{
// Проверка обнаружения игрока
if (GetDistanceToPlayer() <= enemy.DetectionRadius && CanSeePlayer())
{
enemy.ChangeState(enemy.ChaseState);
return;
}

// Логика патрулирования
if (isWaiting)
{
waypointTimer += Time.deltaTime;
if (waypointTimer >= waypointStayTime)
{
isWaiting = false;
MoveToNextWaypoint();
}
}
else if (enemy.Agent.remainingDistance <= enemy.Agent.stoppingDistance)
{
isWaiting = true;
waypointTimer = 0f;
enemy.Animator.SetBool("isWalking", false);
}
}

private void MoveToNextWaypoint()
{
currentWaypointIndex = (currentWaypointIndex + 1) % enemy.Waypoints.Length;
enemy.Agent.SetDestination(enemy.Waypoints[currentWaypointIndex].position);
enemy.Animator.SetBool("isWalking", true);
}

public override void Exit()
{
enemy.Animator.SetBool("isWalking", false);
}
}

// Преследование
public class ChaseState : EnemyState
{
private float chaseTimer = 0f;

public ChaseState(Enemy enemy, Transform player) : base(enemy, player) {}

public override void Enter()
{
enemy.Animator.SetBool("isRunning", true);
enemy.Agent.speed = enemy.ChaseSpeed;
}

public override void Execute()
{
// Установка цели преследования
enemy.Agent.SetDestination(player.position);

// Проверка дистанции атаки
if (GetDistanceToPlayer() <= enemy.AttackRange)
{
enemy.ChangeState(enemy.AttackState);
return;
}

// Проверка потери игрока из виду
if (!CanSeePlayer())
{
chaseTimer += Time.deltaTime;
if (chaseTimer >= enemy.ChaseTimeout)
{
enemy.ChangeState(enemy.SearchState);
return;
}
}
else
{
chaseTimer = 0f;
}
}

public override void Exit()
{
enemy.Animator.SetBool("isRunning", false);
}
}

Для полноценного AI противника необходимо реализовать все состояния и связать их в единую систему:

Состояние	Основные действия	Переходы
Patrol	Перемещение между точками	→ Chase (обнаружен игрок)<br>→ Alert (услышал звук)
Chase	Преследование игрока	→ Attack (в зоне атаки)<br>→ Search (потеря игрока)
Attack	Выполнение атаки	→ Chase (игрок убежал)<br>→ Retreat (низкое здоровье)
Search	Поиск в последнем месте	→ Chase (найден игрок)<br>→ Patrol (поиск завершен)
Retreat	Отступление, лечение	→ Patrol (здоровье восстановлено)<br>→ Attack (угроза рядом)
Dead	Анимация смерти	Терминальное состояние

Класс Enemy объединяет все эти состояния и обеспечивает механизм переключения между ними:

csharp

Скопировать код

public class Enemy : MonoBehaviour
{
// Компоненты и ссылки
public NavMeshAgent Agent { get; private set; }
public Animator Animator { get; private set; }
public Transform[] Waypoints;
public Transform PlayerTransform;

// Параметры поведения
public float PatrolSpeed = 1.5f;
public float ChaseSpeed = 4.0f;
public float DetectionRadius = 10f;
public float AttackRange = 2f;
public float ChaseTimeout = 5f;

// Состояния
private EnemyState currentState;
public PatrolState PatrolState { get; private set; }
public ChaseState ChaseState { get; private set; }
public AttackState AttackState { get; private set; }
public SearchState SearchState { get; private set; }
public RetreatState RetreatState { get; private set; }
public DeadState DeadState { get; private set; }

private void Awake()
{
Agent = GetComponent<NavMeshAgent>();
Animator = GetComponent<Animator>();

// Инициализация состояний
PatrolState = new PatrolState(this, PlayerTransform);
ChaseState = new ChaseState(this, PlayerTransform);
AttackState = new AttackState(this, PlayerTransform);
SearchState = new SearchState(this, PlayerTransform);
RetreatState = new RetreatState(this, PlayerTransform);
DeadState = new DeadState(this);
}

private void Start()
{
ChangeState(PatrolState);
}

private void Update()
{
currentState.Execute();
}

public void ChangeState(EnemyState newState)
{
currentState?.Exit();
currentState = newState;
currentState.Enter();

// Для отладки
Debug.Log($"{gameObject.name} changed to {currentState.GetType().Name}");
}

public void TakeDamage(int damage)
{
// Логика получения урона...

// Пример перехода в состояние отступления при низком здоровье
if (Health < LowHealthThreshold && currentState != DeadState)
{
ChangeState(RetreatState);
}
else if (Health <= 0)
{
ChangeState(DeadState);
}
// Если враг атакован, и он не видел игрока ранее
else if (currentState == PatrolState)
{
ChangeState(SearchState);
}
}
}

Такая архитектура позволяет создавать сложные и разнообразные типы противников, просто изменяя набор состояний и условия переходов между ними. Это особенно ценно для командной разработки, где различные типы врагов могут создаваться разными программистами без конфликтов в коде. 🤖

Интеграция паттерна State в игровые движки

Интеграция паттерна State в современные игровые движки требует понимания их архитектурных особенностей и инструментов. Unity, Unreal Engine и Godot предлагают различные подходы к реализации машин состояний, которые можно эффективно использовать в сочетании с классическим паттерном State.

В Unity существует несколько способов реализации машин состояний:

Animator с машиной состояний — встроенный инструмент для создания визуальных машин состояний, ориентированный на анимации
ScriptableObject для состояний — подход с использованием ScriptableObject для определения переиспользуемых состояний
Чистая реализация на C# — классический подход с интерфейсами и классами состояний
StateMachineBehaviour — специальные компоненты, которые можно прикрепить к состояниям аниматора

Рассмотрим реализацию с использованием ScriptableObject в Unity, которая обеспечивает хороший баланс между гибкостью и интеграцией с редактором:

csharp

Скопировать код

// Базовый ScriptableObject для состояний
public abstract class StateBase : ScriptableObject
{
public abstract void OnEnter(StateMachine machine);
public abstract void OnUpdate(StateMachine machine);
public abstract void OnExit(StateMachine machine);
}

// Пример конкретного состояния
[CreateAssetMenu(fileName = "IdleState", menuName = "States/Idle State")]
public class IdleState : StateBase
{
public float idleDuration = 2f;
private float timer;

public override void OnEnter(StateMachine machine)
{
timer = 0f;
machine.Animator.SetTrigger("Idle");
}

public override void OnUpdate(StateMachine machine)
{
timer += Time.deltaTime;

// Проверка входящих событий от игрока
if (machine.InputHandler.MoveInput.magnitude > 0.1f)
{
machine.ChangeState(machine.States.MoveState);
return;
}

// Автоматический переход по таймеру
if (timer >= idleDuration)
{
machine.ChangeState(machine.States.PatrolState);
}
}

public override void OnExit(StateMachine machine)
{
// Очистка или сброс состояния
}
}

// Контейнер для всех состояний
[CreateAssetMenu(fileName = "StateContainer", menuName = "States/State Container")]
public class StateContainer : ScriptableObject
{
public IdleState IdleState;
public MoveState MoveState;
public PatrolState PatrolState;
public AttackState AttackState;
// Другие состояния...
}

// Машина состояний MonoBehaviour
public class StateMachine : MonoBehaviour
{
public StateContainer States;
public StateBase CurrentState;

// Зависимости
public Animator Animator { get; private set; }
public InputHandler InputHandler { get; private set; }
public CharacterController Controller { get; private set; }

private void Awake()
{
Animator = GetComponent<Animator>();
InputHandler = GetComponent<InputHandler>();
Controller = GetComponent<CharacterController>();
}

private void Start()
{
// Начинаем с состояния Idle
ChangeState(States.IdleState);
}

private void Update()
{
if (CurrentState != null)
{
CurrentState.OnUpdate(this);
}
}

public void ChangeState(StateBase newState)
{
if (CurrentState != null)
{
CurrentState.OnExit(this);
}

CurrentState = newState;

if (CurrentState != null)
{
CurrentState.OnEnter(this);
}
}
}

В Unreal Engine для реализации машин состояний можно использовать:

Behavior Trees — мощный инструмент для создания сложного AI
Animation Blueprints — для управления анимациями на основе состояний
State Machines в Blueprints — визуальный подход к созданию машин состояний
C++ реализация — классический программный подход

Вот пример простой реализации на C++ в Unreal Engine:

cpp

Скопировать код

// State Interface
UINTERFACE(MinimalAPI)
class UEnemyStateInterface : public UInterface
{
GENERATED_BODY()
};

class IEnemyStateInterface
{
GENERATED_BODY()

public:
virtual void EnterState(class AEnemy* Enemy) = 0;
virtual void UpdateState(float DeltaTime, class AEnemy* Enemy) = 0;
virtual void ExitState(class AEnemy* Enemy) = 0;
};

// Concrete State
UCLASS()
class MYGAME_API UPatrolState : public UObject, public IEnemyStateInterface
{
GENERATED_BODY()

public:
virtual void EnterState(class AEnemy* Enemy) override;
virtual void UpdateState(float DeltaTime, class AEnemy* Enemy) override;
virtual void ExitState(class AEnemy* Enemy) override;

private:
int32 CurrentWaypointIndex = 0;
};

// Enemy Class
UCLASS()
class MYGAME_API AEnemy : public ACharacter
{
GENERATED_BODY()

public:
AEnemy();

virtual void Tick(float DeltaTime) override;

void ChangeState(TScriptInterface<IEnemyStateInterface> NewState);

UPROPERTY(EditDefaultsOnly, Category = "AI")
TArray<AActor*> PatrolPoints;

UPROPERTY(EditDefaultsOnly, Category = "AI")
float DetectionRadius = 500.0f;

UPROPERTY(VisibleAnywhere, Category = "AI")
TScriptInterface<IEnemyStateInterface> CurrentState;

UPROPERTY(VisibleAnywhere, Category = "AI")
TScriptInterface<IEnemyStateInterface> PatrolState;

UPROPERTY(VisibleAnywhere, Category = "AI")
TScriptInterface<IEnemyStateInterface> ChaseState;
};

Независимо от выбранного движка и подхода к реализации, важно придерживаться основных принципов паттерна State: чёткое разделение ответственности между состояниями и контекстом, явные переходы между состояниями и инкапсуляция логики состояния. 🎮

Оптимизация и масштабирование машины состояний

По мере роста игрового проекта машины состояний могут становиться всё более сложными, что приводит к проблемам с производительностью, поддерживаемостью и гибкостью. Существует несколько стратегий оптимизации и масштабирования машин состояний для сохранения их эффективности даже в крупных проектах.

Использование пулов состояний

Вместо создания новых объектов состояний при каждом переходе, можно использовать пул предварительно созданных объектов, что особенно важно для мобильных игр и ситуаций с большим количеством сущностей:

csharp

Скопировать код

public class StatePool
{
private Dictionary<Type, Queue<IState>> statePools = new Dictionary<Type, Queue<IState>>();

public T Get<T>() where T : class, IState, new()
{
Type stateType = typeof(T);

if (!statePools.ContainsKey(stateType))
{
statePools[stateType] = new Queue<IState>();
}

if (statePools[stateType].Count > 0)
{
return statePools[stateType].Dequeue() as T;
}

return new T();
}

public void Return(IState state)
{
Type stateType = state.GetType();

if (!statePools.ContainsKey(stateType))
{
statePools[stateType] = new Queue<IState>();
}

statePools[stateType].Enqueue(state);
}
}

Иерархические машины состояний (HFSM)

Для управления сложным поведением эффективно использовать иерархические машины состояний, где состояния могут содержать вложенные подсостояния:

csharp

Скопировать код

public abstract class CompositeState : IState
{
protected IState currentSubstate;
protected StateMachine parentStateMachine;

public CompositeState(StateMachine stateMachine)
{
this.parentStateMachine = stateMachine;
}

public virtual void Enter() 
{
// Инициализация подсостояния по умолчанию
SetSubstate(GetInitialSubstate());
}

public virtual void Update() 
{
// Обновление текущего подсостояния
currentSubstate?.Update();
}

public virtual void Exit() 
{
currentSubstate?.Exit();
currentSubstate = null;
}

protected void SetSubstate(IState newSubstate)
{
if (currentSubstate != null)
{
currentSubstate.Exit();
}

currentSubstate = newSubstate;

if (currentSubstate != null)
{
currentSubstate.Enter();
}
}

protected abstract IState GetInitialSubstate();
}

// Пример составного состояния для боя
public class CombatState : CompositeState
{
public MeleeAttackState MeleeAttackState { get; private set; }
public RangedAttackState RangedAttackState { get; private set; }
public BlockState BlockState { get; private set; }

public CombatState(StateMachine stateMachine) : base(stateMachine)
{
MeleeAttackState = new MeleeAttackState(stateMachine);
RangedAttackState = new RangedAttackState(stateMachine);
BlockState = new BlockState(stateMachine);
}

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

// Проверка глобального условия выхода из боевого состояния
if (parentStateMachine.DistanceToTarget > 10f && currentSubstate != RangedAttackState)
{
parentStateMachine.ChangeState(parentStateMachine.ChaseState);
return;
}

// Переключение между подсостояниями
if (Input.GetButtonDown("Fire1") && currentSubstate != MeleeAttackState)
{
SetSubstate(MeleeAttackState);
}
else if (Input.GetButtonDown("Fire2") && currentSubstate != RangedAttackState)
{
SetSubstate(RangedAttackState);
}
else if (Input.GetButtonDown("Block") && currentSubstate != BlockState)
{
SetSubstate(BlockState);
}
}

protected override IState GetInitialSubstate()
{
return MeleeAttackState;
}
}

Оптимизация переходов

В сложных машинах состояний проверки условий переходов могут стать узким местом производительности. Можно оптимизировать этот процесс:

Использование событий вместо постоянных проверок — реагирование на события вместо проверки условий в каждом кадре
Кеширование результатов проверок — особенно для дорогостоящих операций, таких как проверка видимости
Разделение частоты обновлений — некоторые состояния могут обновляться реже других

Данные на основе состояний

Для крупных проектов с множеством типов персонажей и состояний целесообразно хранить параметры состояний в конфигурационных файлах или ScriptableObjects:

csharp

Скопировать код

[CreateAssetMenu(fileName = "StateConfig", menuName = "AI/State Configuration")]
public class StateConfiguration : ScriptableObject
{
[Header("Patrol Settings")]
public float patrolSpeed = 2f;
public float waypointWaitTime = 2f;

[Header("Chase Settings")]
public float chaseSpeed = 5f;
public float maxChaseDistance = 20f;
public float chaseTimeout = 5f;

[Header("Attack Settings")]
public float attackRange = 2f;
public float attackCooldown = 1.5f;
public int attackDamage = 10;

[Header("Detection Settings")]
public float detectionRadius = 10f;
public float fieldOfView = 120f;

[Header("Health Settings")]
public int maxHealth = 100;
public float lowHealthThreshold = 0.3f;
public float healthRegenerationRate = 5f;
}

При этом машина состояний может быть параметризована этой конфигурацией:

csharp

Скопировать код

public class ConfigurableStateMachine : MonoBehaviour
{
public StateConfiguration config;

private void Start()
{
PatrolState = new PatrolState(this, config);
ChaseState = new ChaseState(this, config);
// И так далее...
}
}

Сравнение подходов к масштабированию машин состояний

Подход	Преимущества	Недостатки	Использовать, когда
Простые машины состояний	Лёгкие в понимании<br>Низкие накладные расходы	Плохо масштабируются<br>Комбинаторный взрыв при росте	Небольшие проекты<br>Простое поведение
Иерархические машины состояний	Хорошая организация<br>Повторное использование логики	Сложнее в реализации<br>Труднее отлаживать	Сложное поведение<br>Много общей логики
Конечные автоматы со стеком	Помнят историю состояний<br>Легко возвращаются	Требуют управления стеком<br>Могут иметь побочные эффекты	Нужна "память" о прошлых действиях<br>Вложенные прерывания
Параллельные состояния	Одновременное управление разными аспектами<br>Более реалистичное поведение	Сложное взаимодействие между состояниями<br>Трудно отлаживать	Управление разными системами одновременно<br>Например, верхняя/нижняя части тела
Behaviour Trees + State	Гибкое принятие решений<br>Хорошая визуализация	Сложная интеграция<br>Более высокие накладные расходы	Продвинутый AI<br>Требуется визуальное редактирование

Выбор подхода к реализации машины состояний должен основываться на требованиях конкретного проекта, учитывая сложность поведения, количество агентов и доступные ресурсы. Часто наиболее эффективным решением является комбинация нескольких подходов, например, использование иерархических машин состояний для высокоуровневого управления поведением и простых конечных автоматов для конкретных действий. 🧠

Паттерн State кардинально меняет подход к управлению поведением игровых объектов. От хаотичных условий к строгой, читаемой структуре — путь, который проходит каждый серьезный игровой проект. Выбор конкретной реализации — от простых конечных автоматов до сложных иерархических систем — зависит от масштаба задачи, но принципы остаются неизменными: четкое разделение ответственности, изоляция состояний и управляемые переходы. Это не просто паттерн программирования, а фундаментальный подход к моделированию динамического поведения в интерактивных средах, который делает код более читаемым, расширяемым и, что самое важное, предсказуемым.

Читайте также

Проверь как ты усвоил материалы статьи

Пройди тест и узнай насколько ты лучше других читателей

Какой паттерн проектирования описывается в тексте?

1 / 5

Свежие материалы

Что такое OpenGL и зачем он нужен?

6 сентября 2024

Использование Swift Playground

6 сентября 2024

Оборудование для майнинга криптовалют: выбор, настройка, доходность

6 сентября 2024

Паттерн State для геймдева: управление поведением объектов в играх

Суть паттерна State в игровых системах

Применение машины состояний для персонажей игры

Реализация AI-противников через State Pattern

Интеграция паттерна State в игровые движки

Оптимизация и масштабирование машины состояний

Загрузка...