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🤖 有限状态机 (FSM) 设计与实战指南

文档目标： 详解 Vampirefall 中 AI 行为的核心驱动逻辑。 适用对象： 怪物 AI、防御塔逻辑、Boss 阶段转换。

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1. 🧠 FSM 核心概念 (The Basics)

有限状态机由三个要素组成：
  1. 状态 (State): 角色当前在做什么？ (e.g., Idle, Chase, Attack)
  2. 转换 (Transition): 什么条件下切换到另一个状态？ (e.g., Distance < 5m -> 切换到 Attack)
  3. 行为 (Action): 进入/退出/保持该状态时做什么？ (e.g., OnEnter: 播放吼叫动画)

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2. 👹 怪物 AI 状态机 (Monster FSM)

混合品类游戏的怪物 AI 比传统塔防更复杂，因为它需要处理“仇恨切换”。

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2.1 状态流转图 (State Graph)

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2.2 关键状态详解

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A. State_Move (寻路移动)

  • 目标： 沿着 FlowField (流场) 或 NavMesh 走向基地。
  • 特殊逻辑： 无视玩家。这是塔防怪物的特征，它们眼里只有基地。除非被“嘲讽”或受到高额伤害。
  • 代码逻辑： 每 0.5秒 检测一次前方是否有 Obstacle (塔/墙)。如果有，切换到 State_Breach。

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B. State_Breach (拆墙)

  • 场景： 怪物被塔挡住了去路，或者这是个专门拆塔的“工兵怪”。
  • 逻辑： 锁定面前的塔，播放攻击动画。
  • 退出条件：
    1. 塔炸了 -> 切回 Move。
    2. 玩家过来打了它一下 -> 切到 Aggro。

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C. State_Aggro (仇恨/追击)

  • 场景： ARPG 元素的核心。
  • 逻辑： 暂时放弃基地，追着玩家（或嘲讽图腾）打。
  • Leash (狗链) 机制： 为了防止玩家把怪风筝到地图边缘，必须设置一个 MaxAggroDistance (比如 15米) 或 MaxAggroTime (比如 5秒)。超过限制强制切回 Move，并且 3秒内免疫仇恨。

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2.3 📁 普通怪物实战案例 (Minion Examples)

结合游戏特色，我们定义两种极端的怪物 AI 模板。

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案例 A: 骷髅工兵 (Skeleton Sapper) - 绝对攻城型

  • 定位: 玩家的噩梦，必须优先处理。
  • FSM 特异点:
    • 无 Aggro 状态: 它的状态机里删除了 Aggro 状态。
    • 逻辑: 即使玩家拿刀砍它的头，它也绝对不回头，一心一意往基地走。
    • 被动: 当 HP < 30% 时，切换到 Sprint (冲刺) 状态，移速翻倍。

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案例 B: 幽灵刺客 (Ghost Assassin) - 风筝/切后排型

  • 定位: 骚扰玩家，迫使玩家走位。
  • FSM 特异点:
    • 新增 Flee (逃离) 状态:
      • 当 DistanceToPlayer < 3m (被近身) 时，触发逃离。
      • 逻辑: 向 (SelfPos - PlayerPos) 方向移动 2秒。
    • 新增 Stealth (隐身) 状态:
      • 逃离结束后，进入隐身（不可被塔锁定），尝试绕后。

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3. 👑 Boss 战斗状态机 (Boss FSM)

Boss 不仅仅是血厚的怪，它是一个带有剧本的流程。我们需要引入 “Phase System” (阶段系统)。

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3.1 阶段转换流转图

Boss 的 FSM 是分层的：上层管理阶段，下层管理具体行为。

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3.2 实战案例：鲜血领主 (Vampire Lord)

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Phase 1: 优雅剑术 (100% - 60% HP)

  • 行为模式: 类似于强力精英怪。
  • 状态池:
    • Slash: 前方扇形斩击。
    • Thrust: 针对仇恨目标的快速突刺。
    • SummonBats: 召唤 2 只小蝙蝠骚扰。
  • 转换条件: HP < 60% -> 触发 State_Vanish (消失)。

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Transition 1: 鲜血盛宴 (机制检测)

  • 行为:
    • Boss 变为不可选中，瞬移到大厅中央悬空。
    • 场地四周生成 4 个 [血茧]。
    • 血茧会缓慢向 Boss 移动，如果碰到 Boss，每吃一个回血 10%。
  • 玩家目标: 在血茧碰到 Boss 前打爆它们。
  • 结束: 所有血茧被毁或被吃 -> 进入 Phase 2。

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Phase 2: 魔法轰炸 (60% - 20% HP)

  • 行为模式: 站桩法师，高频 AOE。
  • 状态池:
    • BloodRain: 地面随机生成红圈，2秒后爆炸。
    • LaserSweep: 旋转激光扫射全场，玩家必须跟着转或用无敌帧穿过。
  • 转换条件: HP < 20% -> 触发 State_Enrage (吼叫动画)。

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Phase 3: 困兽之斗 (20% - 0% HP)

  • 行为模式: 疯狗模式 (DPS Check)。
  • 状态:
    • 移速 +100%，攻速 +50%。
    • 不再释放远程技能，单纯地追着玩家平 A。
    • 软狂暴: 每过 10秒，攻击力叠加 10%。强迫玩家尽快击杀。

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4. 🗼 防御塔状态机 (Tower FSM)

塔的逻辑相对简单，重点在于“索敌效率”和“状态重置”。

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3.1 状态流转图

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3.2 关键状态详解

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A. State_Idle (待机扫描)

  • 性能优化： 不要每帧 Update 里都去 Physics.OverlapSphere。
  • 最佳实践： 使用 协程 或 Timer，每 0.1秒 - 0.2秒 扫描一次。或者让怪物进入射程时主动触发塔的 Trigger。

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B. State_Warmup (预热/瞄准)

  • 场景： 激光塔需要蓄力，或者炮塔需要旋转炮口对准目标。
  • 逻辑：
    • TurretHead.LookAt(Target)。
    • 如果是激光塔，播放“嗡嗡嗡”的音效和光效。
    • 如果目标跑出了射程，切回 Idle (浪费了蓄力)。

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C. State_Fire (开火)

  • 逻辑：
    • 生成子弹 (从对象池)。
    • 播放后坐力动画。
    • 瞬间切入 State_Cooldown。不要停留在 Fire 状态。

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4. 💻 代码实战：轻量级 FSM 框架 (No-GC)

不要用复杂的类继承 (Class-based States) 来做成千上万的小怪，那样内存开销太大。 推荐使用 Enum + Switch (简单怪) 或 Struct-based FSM (复杂怪)。

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4.1 方案 A: 极简版 (适合小怪/塔)

public enum EState { Idle, Move, Attack, Dead }

public class SimpleMonster : MonoBehaviour {
    private EState _currentState;
    private float _stateTimer;

    void Update() {
        // 状态机驱动
        switch (_currentState) {
            case EState.Move: UpdateMove(); break;
            case EState.Attack: UpdateAttack(); break;
        }
    }

    void ChangeState(EState newState) {
        OnExit(_currentState);
        _currentState = newState;
        _stateTimer = 0;
        OnEnter(newState);
    }
    
    // ... 具体逻辑写在函数里
}

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4.2 方案 B: 结构化版 (适合 Boss/玩家)

如果你嫌 Switch 太乱，可以用轻量级的类封装，但要避免每帧 new。 
// 1. 定义状态基类
public abstract class BaseState {
    protected BossController _boss;
    public BaseState(BossController boss) { _boss = boss; }
    public abstract void OnEnter();
    public abstract void OnUpdate();
    public abstract void OnExit();
}

// 2. 状态机控制器
public class StateMachine {
    private BaseState _current;
    
    public void ChangeState(BaseState newState) {
        _current?.OnExit();
        _current = newState;
        _current?.OnEnter();
    }
    
    public void Update() {
        _current?.OnUpdate();
    }
}

// 3. 具体状态实现
public class BossChaseState : BaseState {
    public override void OnUpdate() {
        if (_boss.DistanceToPlayer < 2.0f) {
            _boss.FSM.ChangeState(_boss.StateAttack); // 预先创建好的实例，不要 new!
        }
    }
}

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5. 🎓 实用建议与坑

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5.1 🚫 避免 “Ping-Pong” (状态乒乓)

  • 现象： 怪物在 Move 和 Attack 之间疯狂切换，每帧切一次，导致动画鬼畜。
  • 原因： 攻击距离判定太死。进入 5.0m 攻击，退出 5.0m 移动。
  • 解法： 迟滞 (Hysteresis)。
    • 进入攻击状态阈值：Distance < 5.0m
    • 退出攻击状态阈值：Distance > 6.0m
    • 留出 1.0m 的缓冲区。

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5.2 🌍 全局状态 (Global State)

  • 有些状态是凌驾于 FSM 之上的，比如 CC (控制)。
  • 不要把 Stunned (眩晕) 做成一个普通状态。
  • 做法： Stunned 是一个 Bool 标记。在 Update() 的最开头检查： 
    void Update() {
    if (isStunned) return; // 如果被晕，状态机完全停转
    FSM.Update();
}

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5.3 🎞️ 动画状态机 (Animator) vs 逻辑状态机 (Logic FSM)

  • 原则： Logic FSM 驱动 Animator，绝反之。
  • 错误： 在 Animator 的 OnStateExit 里写代码改逻辑变量。这会导致逻辑很难调试。
  • 正确： 代码里 ChangeState(Attack) -> 调用 animator.SetTrigger("Attack")。