• 状态模式(State Pattern)


    是攻击还是逃走?—— 状态模式(State Pattern)简介

    摘要:

    某游戏有以下规则:1.玩家距离敌人比较远时,敌人会看不见玩家,按既定路线巡逻。2.玩家距离敌人比较近时,敌人会发现玩家并进行攻击。
    3.当敌人被杀得差不多,只剩下一两个时,敌人会逃走。4.敌人可能会隐藏起来伏击玩家。…… 请你用状态模式设计这些敌人!

    作者

    张传波
    www.umlonline.org/school/

    作者自述:
    在高中时已经很喜欢coding,可惜没有考上计算机相关的大学专业,但仍然偏执于写程序,毕业后做了几年的程序员,后来成为项目经理直到常务副总。熟悉的语言有Basic、VB、C#,一直遗憾的事情是没有花时间去精通C++。很早就“看中”设计模式,但直到现在仅能在实际工作中实践过其中几种设计模式。所以,本文欢迎各位高手拍砖!

    正文:

    在游戏软件中,有很多NPC。NPC是“Non-Player-Controlled Character”的缩写,直接翻译就是“非玩家控制角色”,也就是由程序所控制的角色。

    某动作游戏NPC的行为如下:

    状态1.png



    游戏有以下规则:
    1.玩家距离敌人比较远时,敌人会看不见玩家,按既定路线巡逻。
    2.玩家距离敌人比较近时,敌人会发现玩家并进行攻击。
    3.当敌人被杀得差不多,只剩下一两个时,敌人会逃走。
    4.敌人可能会隐藏起来伏击玩家。
    5.……(省略号的意思是表示规则还会修改和增加)

    你会怎样设计这些NPC呢?

    某设计方案如下:

    状态2.png



    控制NPC行为的代码如下:
    //判断当前状态
    .......
    //根据不同状态采取不同反应
    switch(state)
    case 攻击
    npc.Attack();
    case 逃跑
    npc.Escape();
    ......

    以上设计办法有什么问题呢?
    最大问题就是如果修改或者增加规则,在NPC类及控制NPC行为的代码都需要修改!

    设计分析:
    NPC的行为无非是攻击、逃跑、隐藏、巡逻等,我们可以视作NPC在不同状态下具有不同的行为,如果能把状态抽离出来,并且可以让NPC切换状态从而具备不同的行为,这样就完美了!

    应用了状态模式的设计如下:

    状态3.png



    说明:
    1.Attack、Escape等NPC行为不直接写在NPC类中了。
    2.Attack、Escape等行为被抽象成IState,NPC类含有各种状态的引用,并且通过SetCurrentState()方法来设置当前状态。
    3.调用NPC.TakeAction(),NPC就会根据当前的状态做出适当的行为。
    4.增加一个状态,只需要增加一个IState的实现便可。

    问题:
    NPC发动攻击时,如果发现不够打要逃跑,代码应该如何写?
    回答:
    Attack类含有对NPC的引用,以及由攻击到逃跑状态的判断代码,需要转换状态时,调用m_NPC.SetCurrentState(逃跑)便可。
    各状态类可各自实现由本状态转换为其它状态的代码,这样可降低状态转换代码的复杂度。

    状态模式的类图如下:

    状态4.png



    对象根据不同的状态,需要有不同的行为,而状态之间转换判断逻辑又异常复杂,可用状态模式来解决这问题。

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