在游戏开发中，我们经常需要处理各种状态切换：比如从主菜单到游戏进行，从游戏进行到暂停，再到游戏结束。这些状态转换如果管理不当，代码很容易变得混乱不堪。我用Go做了一年多的游戏开发，这篇文章和大家分享一下游戏里的状态机。
什么是状态机？
状态机（State Machine）是一种数学模型，用于描述对象在其生命周期内经历的各种状态以及触发状态转换的事件。简单来说，状态机就是定义状态、事件以及状态之间转换规则的系统。
在任何时刻，状态机只能处于一种状态，当接收到一个事件时，会根据预设的规则从当前状态转换到另一个状态。想象一下游戏中的角色状态：站立、行走、奔跑、跳跃——这些状态之间的转换就可以通过状态机来管理。
为什么游戏开发需要状态机？
游戏本质上就是由多个状态组成的复杂系统。有限状态机（FSM）在游戏开发中特别适用于处理游戏中的不同状态，如菜单、游戏进行中、暂停、游戏结束等。
使用状态机的主要优势包括：
- 代码抽象：将业务流程进行抽象和结构化，隐藏系统复杂度
- 简化流程：开发者只需关注当前状态的业务逻辑
- 易于扩展：新增状态或事件时，无需修改原有状态流转逻辑
Go语言中的状态机设计
在Go中，我们可以通过多种方式实现状态机。下面是一个简单的游戏状态机示例：
// 定义状态常量
const (
StateIdle = iota
StatePlaying
StatePaused
StateGameOver
)
// 定义事件常量
const (
EventStart = iota
EventPause
EventResume
EventEnd
)这种实现方式通过枚举类型定义游戏状态，然后在游戏结构体中管理当前状态。当事件发生时，必须原子性处理状态转换。
我一直在用的fsm开源状态机
其实，我所做的游戏并不复杂，所以我用了一个轻量级的状态机库，github.com/looplab/fsm是一个简单且易于使用的Go语言状态机库。
fsm库基于两个核心概念：
- 事件（Events）：触发状态转换的动作
- 回调（Callbacks）：状态转换前后执行的函数
下面是一个使用fsm库实现的简单门状态机示例：
package main
import (
"context"
"fmt"
"github.com/looplab/fsm"
)
type Door struct {
Name string
FSM *fsm.FSM
}
func NewDoor(name string) *Door {
d := &Door{Name: name}
d.FSM = fsm.NewFSM(
"closed", // 初始状态
fsm.Events{
{Name: "open", Src: []string{"closed"}, Dst: "open"},
{Name: "close", Src: []string{"open"}, Dst: "closed"},
},
fsm.Callbacks{
"enter_state": func(_ context.Context, e *fsm.Event) {
fmt.Printf("门的状态从 %s 变为 %s\n", e.Src, e.Dst)
},
},
)
return d
}在这个例子中，我们创建了一个门对象，它有两种状态（closed和open）和两个事件（open和close）。当调用事件时，状态机会根据定义的规则进行状态转换。
fsm库的强大之处在于它提供了丰富的回调函数点，让你可以在状态转换的各个阶段插入自定义逻辑：
before_<EVENT>：特定事件前调用before_event：所有事件前调用leave_<OLD_STATE>：离开特定状态前调用leave_state：离开任何状态前调用enter_<NEW_STATE>：进入特定状态后调用enter_state：进入任何状态后调用after_<EVENT>：特定事件后调用after_event：所有事件后调用
游戏开发中的实际应用
在游戏开发中，状态机可以应用于各种场景：
- 游戏流程管理：管理整个游戏的流程状态（菜单、游戏中、暂停、结束）
- 角色状态管理：管理游戏角色的状态（空闲、移动、攻击、死亡）
- AI行为管理：管理NPC的AI行为状态
例如，一个游戏角色可能具有以下状态转换：
空闲 → 移动（当接收移动指令）
移动 → 攻击（当发现敌人）
攻击 → 死亡（当生命值归零）
死亡 → 空闲（当复活）写在最后
状态机是游戏开发中管理复杂状态转换的利器。使用Go语言做游戏的开发者可以尝试一下这个fsm库，我觉得它是一个简单且易用的状态管理工具。
你在Go游戏开发中用过哪些状态机？可以讨论一下。
