cocos2d-x 游戏开发之有限状态机(FSM) (二)

1 状态模式

State是状态基类。它其实是一个接口，它有3个实现类，分别对应每个状态。Monkey类只需要维护State类，而具体的行为通过3个实现类完成。这就是多态。下面是完整的代码：

2 状态基类

// State.h
//
#ifndef STATE_H_
#define STATE_H_

class Monkey;


struct State
{
   virtual void execute(Monkey *mk) = 0;
};

#endif // STATE_H_

3 实现类

3.1 StopState

// StopState.h
//
#ifndef STOP_STATE_H_
#define STOP_STATE_H_

#include "State.h"
#include "Monkey.h"


class StopState
    : public State
{
public:
    virtual void execute(Monkey *mk);
};

#endif // STOP_STATE_H_

// StopState.cpp
//
#include "StopState.h"
#include "WalkState.h"


void StopState::execute(Monkey *mk)
{
    if (mk->isStopTimeout()) {
        mk->changeState(new WalkState());
        mk->walk();
    }
}

3.2 WalkState

// WalkState.h
//
#ifndef WALK_STATE_H_
#define WALK_STATE_H_

#include "State.h"
#include "Monkey.h"


class WalkState
    : public State
{
public:
    virtual void execute(Monkey *mk);
};

#endif // WALK_STATE_H_

// WalkState.cpp
//
#include "WalkState.h"
#include "TurnState.h"
#include "StopState.h"


void WalkState::execute(Monkey *mk)
{
    mk->walk();

    if (mk->isWalkOutBorder()) {
        mk->changeState(new TurnState());
        mk->turn();
    } else if (mk->isWalkTimeout()) {
        mk->changeState(new StopState());
        mk->stop();
    }
}

3.3 TurnState

// TurnState.h
//
#ifndef TURN_STATE_H_
#define TURN_STATE_H_

#include "State.h"
#include "Monkey.h"


class TurnState
    : public State
{
public:
    virtual void execute(Monkey *mk);
};

#endif // TURN_STATE_H_

// TurnState.cpp
//
#include "TurnState.h"
#include "WalkState.h"


void TurnState::execute(Monkey *mk)
{
    mk->changeState((State*) new WalkState());
    mk->walk();
}

4 Monkey

#ifndef MONKEY_H_
#define MONKEY_H_

#include <time.h>

#include "cocos2d.h"
USING_NS_CC;

#include "State.h"

#define MAX_STOP_TIME  10
#define MAX_WALK_TIME  20

#define MAX_WALK_DIST  100


class Monkey
    : public Node
{
public:
    Monkey()
    {
        log("Monkey()");
    }

    CREATE_FUNC(Monkey);

 
    virtual bool init()
    {
        _curPos = 0;
        _step = 1;

        _curState = 0;

        this->scheduleUpdate();

        return true;
    }

    void changeState(State * newState)
    {
        State * oldState = _curState;
        _curState = newState;

        if (oldState) {
            delete oldState;
        }
        _curTime = time(0);        
    }

    void stop()
    {
        cocos2d::log("stop()");
    }


    void walk()
    {
        _curPos += _step;
        cocos2d::log("walk(): pos=%d",_curPos);
    }


    void turn()
    {
        _step *= -1;
        cocos2d::log("turn(): step=%d",_step);        
    }


    void update(float dt)
    {
        if (_curState) {
            _curState->execute(this);
        }
    }


private:
    State * _curState;

    time_t _curTime;

    int      _curPos;
    int      _step;


public:
    bool isStopTimeout()
    {
        return (time(0) - _curTime > MAX_STOP_TIME);
    }


    bool isWalkTimeout()
    {
        return (time(0) - _curTime > MAX_WALK_TIME);
    }


    bool isWalkOutBorder()
    {
        return (_curPos > MAX_WALK_DIST || _curPos < -MAX_WALK_DIST);
    }
};

#endif // MONKEY_H_

5 总结

当我们需要添加了一种新的状态时，不需要去修改长长的条件判断语句了，只需要构造一个新的状态类，修改它的前序和后序状态类就可以了。对于任何一个状态的特有行为，都是独立的，不会混杂在其它状态的代码里。原为决定状态转移逻辑的那个长长的条件语句不见了，而是被分布在State的子类之间。另一方面，从设计的角度看，原先对当前状态的标识，是FSM内部的一个自有变量，状态与状态之间的转换也仅仅是表现为对自有变量的赋值，如果这个自有变量衍生为变量数组时，那极易出现FSM内部状态不一致的情况，而State的引入可以使得这样的情况变得相当简单。对于新版本的FSM来说，状态与状态之间的转换也成了原子化的操作，不需要兼顾多个变量的赋值。

既然所有状态机具有同样的规则和范式，那么状态机应该与具体对象无关，完全可以提炼出纯粹的状态机类来管理任何对象的状态。下节就完成这个任务。