游戲編程模式（五）：狀態(tài)模式
一、混亂的控制代碼
首先考慮一個簡單的“按B鍵觸發(fā)玩家跳躍的場景”：
好，它擁有了基本的跳躍功能，但是會有一些問題：當你瘋狂的按跳躍鍵時，主角就會一直浮空。最容易想到的處理辦法就是添加一個狀態(tài)字段，用來判斷主角是否處于跳躍狀態(tài)：
現(xiàn)在如果想添加另外一個動作：當玩家按下方向鍵時，如果角色在地上，我們想要她臥倒，而松開按鍵時站起來：
好，現(xiàn)在又出現(xiàn)了另外一個問題：玩家可以先按下鍵臥倒，再按跳躍鍵跳起，在空中放開下鍵，這將導(dǎo)致主角在跳一半時貼圖變成了站立時的貼圖。如果我們要修復(fù)，很容易想到：再加一個狀態(tài)字段用來標識：
這看起來目前還算過得去，但是一個游戲主角能做的動作可能多達十多個幾十個，每加入一個動作都會使代碼數(shù)量增加一個級別，使代碼可讀性和可維護性、可拓展性減少一個量級，最重要的是，它會帶來一堆BUG。
二、有限狀態(tài)機
有限狀態(tài)機（FSMs）可以很好地解決這一類問題，它有幾個關(guān)鍵點：
狀態(tài)機擁有所有可能狀態(tài)的集合
狀態(tài)機同時只能處于一個狀態(tài)
一連串的輸入和事件被發(fā)送給狀態(tài)機
每個狀態(tài)都有一系列的轉(zhuǎn)移，每個轉(zhuǎn)移與輸入和另一狀態(tài)相關(guān)
將上面的玩家控制的例子用狀態(tài)機來表示：
將上述的有限狀態(tài)機用代碼來表示，首先想到的會是用enum和switch來實現(xiàn)：
四、狀態(tài)模式
用枚舉和分支來實現(xiàn)有限狀態(tài)機明顯會導(dǎo)致可讀性和可維護性差，對于對OOP非常熟悉的人來說，每一個case分支都可能是一個使用面向?qū)ο蟮臋C會，由此產(chǎn)生了狀態(tài)模式。在GoF中這樣描述狀態(tài)模式;
允許一個對象在其內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生變化時改變自己的行為，該對象看起來好像修改了它的類型
把之前的枚舉都轉(zhuǎn)化成一個狀態(tài)類，把switch的每個分支轉(zhuǎn)換成一個共用方法（這里給臥倒狀態(tài)新添加了一個chargeTime來實現(xiàn)蓄力釋放技能的功能）：
再將HeroineState作為Heroine類的一個字段，并將輸入?yún)?shù)委托給HeroineState的handleInput和update方法來處理：
好，現(xiàn)在我們要改變主角Heroine的狀態(tài)，只需要將HeroineState字段指向不同的HeroineState對象。讓主對象通過改變委托的對象，來改變它的行為，這就是狀態(tài)模式的基本思想了。
五、關(guān)于狀態(tài)類的實例化
我們現(xiàn)在需要考慮如何來實例化狀態(tài)類，用于狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。
靜態(tài)狀態(tài)：如果狀態(tài)對象沒有其他數(shù)據(jù)字段，那么每個狀態(tài)類就只需要一個實例，因為每個實例都將完全一樣（享元模式）。當然，當狀態(tài)對象中有其他狀態(tài)相關(guān)的字段時，就不得不為這個狀態(tài)類實例化多個對象。
六、入口行為和出口行為
狀態(tài)模式的目標是將狀態(tài)的行為和數(shù)據(jù)封裝到單一類中。我們現(xiàn)在已經(jīng)將狀態(tài)的行為封裝好，但是在狀態(tài)的數(shù)據(jù)上還有一些問題。比如：
修改貼圖的代碼和狀態(tài)耦合在了一起，在DuckingState類中出現(xiàn)了IMAGE_STAND的貼圖代碼，此時可以給狀態(tài)一個入口行為來解決這個問題（出口行為同理）：
七、并發(fā)狀態(tài)機
假設(shè)現(xiàn)在要給主角一個拿槍的能力，并且在拿槍的時候它也同時能做完全一樣的行為：跑動、跳躍、跳斬、臥倒、站立等，現(xiàn)在如何來設(shè)計狀態(tài)類？或許需要翻倍的狀態(tài)類：站立，持槍站立，跳躍，持槍跳躍……，此時不僅增加了大量的狀態(tài)，而且增加了大量的冗余，持槍和不持槍的狀態(tài)是完全一樣的，只是多了一點負責(zé)射擊的代碼。
問題在于我們將兩種狀態(tài)綁定在了一個狀態(tài)機上，所以處理方法就很明顯了：使用兩個單獨的狀態(tài)機：
如果在做什么有n個狀態(tài)，而攜帶了什么有m個狀態(tài)，要塞到一個狀態(tài)機中，則需要n × m個狀態(tài)。使用兩個狀態(tài)機，就只有n + m個
實現(xiàn)很簡單，只是在原有基礎(chǔ)上添加了幾乎完全一樣的少量代碼：
八、分層狀態(tài)機
如果對OOP敏感，很容易發(fā)現(xiàn)可以繼續(xù)進行優(yōu)化，站立、行走、奔跑、滑鏟這些狀態(tài)或許有很多重復(fù)的代碼來處理與地面碰撞和跳躍的行為，此時可以定義一個地面類來處理這些行為，然后將它們繼承自這個類（當然繼承也會在這些類之間建立一些耦合，此時就需要進行平衡取舍）：
九、下推自動機
考慮一個場景：給主角添加了一個射擊狀態(tài)，不管現(xiàn)在是什么狀態(tài)，都能在按下開火按鈕時跳轉(zhuǎn)為射擊狀態(tài)，但關(guān)鍵問題是，如何在射擊后轉(zhuǎn)換為之前的狀態(tài)。
解決方法是下推自動機，有限狀態(tài)機有一個指向狀態(tài)的指針，下推自動機有一個棧指針，它也可以實現(xiàn)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，并且：
可以將新狀態(tài)壓入棧中
可以彈出最上面的狀態(tài)
