c# 状态机实现
c#仿boost statechart的状态机。去年转到unity使用c#,statechart原来的风格蛮爽的,缺点是编译忒慢,在c#则编译根本不是问题。
不一样的地方首先是简单!因为没做一些东西如region。其次是每个状态是持久存在的,不像boost statechart当transit时重建。所以entry,exit自己管一下清理。
重入时不包括双方最近的共同outer state,个人喜好。
这不是一个快速的状态机,在它该用的地方保证很爽就是了。不该用的地方比如字符匹配就不要用了。
最近想实现一下行为树,但重新回顾这个状态机,我发现就AI来说,2者其实并无什么质变。该状态机如果实现动态的树结构,那其实就是另一个变异的行为树了。
- using System;
- using System.Collections;
- using System.Collections.Generic;
- namespace StateChart
- {
- public enum EResult
- {
- None,
- Forward,
- Resume,
- Defered,
- }
- public enum EHistory
- {
- Shallow,
- Deep,
- }
- public abstract class IEvent { public Type type { get { return GetType(); } } }
- public delegate void Reaction<T>(T fsm);
- public delegate EResult Reaction<U, T>(U fsm, T evt);
- interface IReaction {
- EResult Execute<FSM, EVENT>(FSM fsm_, EVENT evt);
- }
- public class CReaction<FSM, EVENT> : IReaction {
- Reaction<FSM, EVENT> reaction;
- public CReaction(Reaction<FSM, EVENT> reaction_) { reaction = reaction_; }
- public EResult Execute<F, E>(F fsm_, E evt)
- { return reaction((FSM)(object)fsm_, (EVENT)(object)evt); }
- }
- public abstract class IState<FSM> where FSM : IStateMachine<FSM>
- {
- public Type type { get { return GetType(); } }
- public EHistory History { get; set; }
- public Reaction<FSM> Entry { get; set; }
- public Reaction<FSM> Exit { get; set; }
- //could calc on runtime, but we need more fast spped this time.
- public int Depth { get; set; }
- public IState<FSM> OuterState { get; set; }
- public IState<FSM> ActiveState { get; set; }
- Dictionary<Type, IReaction> reactions = new Dictionary<Type, IReaction>();
- Dictionary<Type, Type> transitions = new Dictionary<Type, Type>();
- List<IState<FSM>> subStates = new List<IState<FSM>>();
- IState<FSM> initState = null;
- public IState<FSM> InitState
- {
- get
- {
- if (initState == null)
- if (subStates.Count > )
- initState = subStates[];
- return initState;
- }
- set { initState = value; }
- }
- public IState(IState<FSM> ostate)
- {
- History = EHistory.Shallow;
- OuterState = ostate;
- if (OuterState != null) OuterState.AddSubState(this);
- }
- public IState(IState<FSM> ostate, EHistory history_)
- {
- OuterState = ostate;
- History = history_;
- if (OuterState != null) OuterState.AddSubState(this);
- }
- public void DoEntry(FSM fsm_)
- {
- //UnityEngine.Debug.Log("Entry: " + type.ToString());
- Console.WriteLine("Entry: " + type.ToString());
- if (Entry != null) Entry(fsm_);
- else OnEntry(fsm_);
- }
- public void DoExit(FSM fsm_)
- {
- //UnityEngine.Debug.Log("Exit : " + type.ToString());
- Console.WriteLine("Exit : " + type.ToString());
- if (Exit != null) Exit(fsm_);
- else OnExit(fsm_);
- }
- protected virtual void OnEntry(FSM fsm_) { }
- protected virtual void OnExit(FSM fsm_) { }
- public EResult Process<EVENT>(FSM fsm_, EVENT evt) where EVENT : IEvent
- {
- IReaction reaction = null;
- bool hasit = reactions.TryGetValue(evt.type, out reaction);
- if (!hasit) return EResult.Forward;
- return reaction.Execute<FSM, EVENT>(fsm_, evt);
- }
- public void Bind<EVENT>(Reaction<FSM, EVENT> reaction) where EVENT : IEvent
- {
- if (transitions.ContainsKey(typeof(EVENT)))
- throw new System.InvalidOperationException();
- IReaction ireaction = new CReaction<FSM, EVENT>(reaction);
- reactions.Add(typeof(EVENT), ireaction);
- }
- public void Bind<EVENT, TSTATE>()
- where EVENT : IEvent
- where TSTATE : IState<FSM>
- {
- if (reactions.ContainsKey(typeof(EVENT)))
- throw new System.InvalidOperationException();
- transitions.Add(typeof(EVENT), typeof(TSTATE));
- }
- public void AddSubState(IState<FSM> sstate)
- {
- IState<FSM> state = subStates.Find((x) => x.type == sstate.type);
- if (state != null) return;
- subStates.Add(sstate);
- }
- public IEnumerable<IState<FSM>> IterateSubState()
- {
- foreach (IState<FSM> state in subStates)
- yield return state;
- }
- }
- }
- using System;
- using System.Collections;
- using System.Collections.Generic;
- namespace StateChart
- {
- public abstract class IStateMachine<HOST> where HOST : IStateMachine<HOST>
- {
- Dictionary<Type, IState<HOST>> typeStates = new Dictionary<Type, IState<HOST>>();
- List<IState<HOST>> activeStates = new List<IState<HOST>>();
- Queue<IEvent> eventQueue = new Queue<IEvent>();
- IState<HOST> outestState = null;
- bool bSuspend = false;
- public IStateMachine() { }
- public void Init(IState<HOST> state)
- {
- IState<HOST> pstate = state;
- //add outer states
- while (pstate.OuterState != null) {
- pstate.OuterState.ActiveState = pstate;
- activeStates.Add(pstate);
- pstate = pstate.OuterState;
- }
- activeStates.Add(pstate);
- outestState = pstate;
- //build global type-to-state table
- BuildStateTable(outestState, );
- //add init sub states
- pstate = state;
- while (pstate.InitState != null) {
- pstate.ActiveState = pstate.InitState;
- pstate = state.InitState;
- if(pstate != null) activeStates.Add(pstate);
- }
- activeStates.Sort((x, y) => x.Depth - y.Depth);
- foreach (IState<HOST> astate in activeStates) {
- astate.DoEntry((HOST)this);
- }
- }
- void BuildStateTable(IState<HOST> state, int depth_)
- {
- if (state == null) return;
- state.Depth = depth_;
- typeStates.Add(state.type, state);
- foreach (IState<HOST> sstate in state.IterateSubState()) {
- BuildStateTable(sstate, depth_ + );
- }
- }
- EResult Transit(IState<HOST> state)
- {
- IState<HOST> lstate = null;
- lstate = outestState;
- while (lstate.ActiveState != null) { // we could save it if state tree is too high.
- lstate = lstate.ActiveState;
- }
- IState<HOST> rstate = state;
- if (state.History == EHistory.Shallow)
- while (rstate.InitState != null)
- rstate = state.InitState;
- else
- while (rstate.ActiveState != null)
- rstate = rstate.ActiveState;
- IState<HOST> ltail = lstate; //save tail of active states
- IState<HOST> rtail = rstate; //save tail of init states
- int dis = lstate.Depth - rstate.Depth;
- if (dis > )
- { IState<HOST> tstate = lstate; lstate = rstate; rstate = tstate; } //rstate will be deepest state
- dis = Math.Abs(dis);
- for (int i = ; i < dis; i++) {
- rstate = rstate.OuterState;
- }
- if (rstate == lstate) //is family
- return EResult.None;
- do
- { //find nearest outer state
- rstate = rstate.OuterState;
- lstate = lstate.OuterState;
- } while (lstate != rstate);
- do // call exit chain
- {
- ltail.DoExit((HOST)this);
- ltail = ltail.OuterState;
- } while (ltail != lstate);
- //add tail chain active states
- activeStates.RemoveRange(rstate.Depth + , activeStates.Count - rstate.Depth - );
- do
- {
- activeStates.Add(rtail);
- lstate = rtail;
- rtail = rtail.OuterState;
- rtail.ActiveState = lstate;
- } while (rtail != rstate);
- // do entry chain
- while (rstate.ActiveState != null)
- {
- rstate = rstate.ActiveState;
- rstate.DoEntry((HOST)this);
- }
- activeStates.Sort((x, y) => x.Depth - y.Depth);
- return EResult.None;
- }
- public EResult Transit(Type stateType)
- {
- IState<HOST> state = null;
- if (!typeStates.TryGetValue(stateType, out state))
- return EResult.None;
- return Transit(state);
- }
- public EResult Transit<TSTATE>()
- { return Transit(typeof(TSTATE)); }
- public void Process<EVENT>(EVENT evt) where EVENT : IEvent
- {
- if (bSuspend) return;
- eventQueue.Enqueue(evt);
- int eventCount = eventQueue.Count;
- while (eventCount > ){
- eventCount--;
- IEvent pevent = eventQueue.Dequeue();
- foreach (IState<HOST> state in activeStates)
- if (bSuspend || state.Process((HOST)this, pevent) == EResult.None)
- break;
- }
- }
- public void PostEvent<EVENT>(EVENT evt) where EVENT : IEvent
- {
- if (bSuspend) return;
- eventQueue.Enqueue(evt);
- }
- public void Suspend()
- { bSuspend = true; }
- public void Resume()
- { bSuspend = false; }
- }
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