(该项目的可执行文件在RunForWin.zip中)
在学习游戏编程模式之前，我写的许多unity小项目都只是基于组件+加简单的脚本逻辑去实现的。
当我在想要开发一款横版2D冒险游戏的时候，根据以往的游戏经验，主角一般至少拥有以下几种行为：站立，行走，跑动，跳跃，攻击。那么在开始编写一个脚本来处理玩家的输入时，就会出现类似下面的代码：
void handleInput(Input input){
if(input == PRESS_D){
//move to right
}
else if(input == PRESS_A){
//move to left
}
else if(input == PRESS_SPACE){
//jump
}
}
当然，以上代码仅仅用来控制角色移动是没有问题的，但是游戏往往在角色不同运动状态时会有不一样的贴图（或者是动画），所以代码如下：
void handleInput(Input input){
if(input == PRESS_D){
//move to right
//set graphics move
}
else if(input == PRESS_A){
//move to left
//set graphics move
}
else if(input == PRESS_W){
//jump
//set graphics jump
}
else{
//set graphics idle
}
}
显然，上面的代码是有错误的，比如在跳跃的时候按下移动键，角色没落地前，角色应该还是跳跃的贴图，而当玩家没有输入时，也不应该立即转化为站立的贴图，而是在玩家落地时改变，所以代码需要加入一个bool变量isJumping：
void handleInput(Input input){
if(input == PRESS_D){
//move to right
if(!isJumping) //set graphics move
}
else if(input == PRESS_A){
//move to left
if(!isJumping) //set graphics move
}
else if(input == PRESS_W){
//jump
//set graphics jump
isJumping = true;
}
else{
if(!isJumping) //set graphics idle
}
}
并在物理引擎中在角色落地时将isJumping修改为false。
然后我们就会发现，代码不支持角色二段跳，或者我们想要给角色加入不同的行走状态（比如跑步），再加上一个攻击状态呢？如果依旧像上面那样用很多个if...else语句以及bool变量去处理玩家输入的话，代码将会非常臃肿并且难以维护（当出现bug时去修改某个状态时，可能牵一发而动全身），所以当我在《游戏编程模式》看到状态模式时，欣喜若狂，因为这恰恰帮我解决了之前一直困扰我的问题。
在状态模式中，分别介绍了几种方法，包括有限状态机、并发状态机、层次状态机以及下推状态机。为了完成简单的几种状态转化，我这里只实现了最简单的有限状态机。
使用有限状态机的情况一般拥有以下几个特点：
a、你拥有一组状态，并且可以在这组状态之间进行切换
b、状态机同一时刻只能处于一个状态
c、状态机会接收一组输入或者事件
d、每一个状态有一组转换，每一个转换都关联着一个输入并指向另一个状态
在我们这次的例子中，我们需要处理的有5个状态：站立，行走，跑动，跳跃，攻击；需要处理的行为便是键盘的输入。
我们的有限状态机的每一个状态可以用一个枚举来表示，比如我们定义如下枚举：
enum PlayerState{
IdleState,
WalkState,
RunState,
JumpState,
AttackState
}
然后在输入处理代码中，我们用以下格式来处理每个状态:
switch(playerState){
case IdleState:
if(input == PRESS_D){
playerState = WalkState;
//move to right
//set graphics walk
}
else ...
break;
case WalkState:
...
break;
case ...
}
这样看起来很普通，但是它却是对前面的代码的一个提升，我们仍然有一些升级条件分支语句，但是我们简化了状态的处理。这是实现状态机最简单的方法，在某些情况下，这是一种不错的解决方法。
现在假设我们要实现一个蓄能攻击的效果，在攻击状态时按住攻击键进行蓄能，蓄满能量我们能发出一个特殊技能。依旧使用枚举的方法，我们可以在主角类中加入一个energy来保存蓄能的多少，然后在AttackState中持续增加energy的值，当松开攻击键时使用技能并改变状态。
对于一个简单的游戏来讲，这种方式的确可行，但当你的攻击方式变得多样，你可能需要保存更多的变量，其他状态也可能需要属于自己的变量而不是将其放在主角类中，此时，我们需要的其实想把所有与状态有关的数据和代码封装起来，这也是GoF的状态模式的做法。
对于每一个状态，我们定义一个类来封装其需要保存的数据以及处理的行为，在此之前我们需要定义一个基类：
class PlayerState{
public:
PlayerState(){
directionLeft = false;
}
virtual void Update(Player player){
}
virtual void HandleInput(Player player){
}
protected:
bool directionLeft; //主角朝向
};
之后对于每一个状态，我们继承这个基类并重载其虚函数，比如跳跃状态：
class JumpState : PlayerState{
public:
JumpState(){
doubleJump = true;
}
override void Update(Player player){
AutoDrop(player); //跳跃状态时自由下落
HandleInput(player);
}
override void HandleInput(Player player){
if(Input == PRESS_D){
//move to right
this.directionLeft = false;
}
else if(Input == PRESS_A){
//move to left
this.directionLeft = true;
}
if(Input == PRESS_W){
if(doubleJump){
//double jump
doubleJump = false;
}
}
}
private:
bool doubleJump; //可否二段跳
void AutoDrop(Player player){
player.yVelocity-= 1f;
}
};
以上给出了跳跃类的大致实现，其封装了跳跃时需要处理的行为以及其私有的变量，其他状态也像它一样定义自己的类。这样当我们的输入处理出现某一个bug时，我们需要修改的就只有出现问题的状态了，而且不会影响到状态。
接下来我们只需要在Player类中定义一个指向PlayerState的指针，如下：
class Player : MonoBehavior {
public:
void Update(){
playerState->Update();
}
void ChangeState(){
//change playerState
}
private:
PlayerState* playerState;
};
接下来需要解决的问题是，我们应该把状态保存在哪里？
a、角色改变状态时创建一个状态类实例
b、静态状态
c、放在Player类里
a方法很自然，当需要某个状态时，我们new一个实例赋值给playerState，然后当跳出这个状态时，再delete它。这种方法的缺点在于，当角色在游戏中频繁改变其状态时，我们会重复创建和销毁状态实例，这将导致内存碎片的产生。
b方法可以简单的实现，把静态对象放置的哪里可以由自己决定，我们可以把它放置在基类中，如：
class PlayerState(){
public:
static IdleState* idleState;
...
}
我们可以简单的用下面语句改变状态:
playerState = PlayerState::idleState;
当然，这在只有一个角色的时候可以很好的运行，但是当你要支持双人游玩的时候，这种方法就行不通了！！！
于是我们使用c方法，我们将状态实例放到Player类中，如：
class Player(){
public:
Player(){
idleState = new IdleState();
...
}
void ChangeState(PlayerState ps){
playerState = ps;
}
PlayerState* idleState;
...
private:
PlayerState* playerState;
}
然后在状态类中这样调用：
class IdleState : PlayerState {
public:
override void HandleInput(Player player){
if(Input == PRESS_D){
player.ChangeState(player.walkState);
}
}
};
说到这里就基本介绍完状态模式中的有限状态机了，最后我们可以给状态定义一个进入行为和退出行为，比如我们进入攻击状态时播放一个音效，从跳跃状态到站立状态时播放落地动画，我们仅需要在基类中添加两个虚函数：
class PlayerState(){
public:
virtual void StartAction(){}
virtual void EndAction(){}
}
然后在改变状态时：
class Player(){
public:
void Change(PlayerState ps){
playerState->EndAction();
playerState = ps;
playerState->StartAction();
}
}