【杂谈】Godot 游戏开发：有限状态机

学博而后可约，事历而后知要。

零、引言

假设你正在编写玩家角色控制逻辑：当未按下方向键时保持空闲状态，一旦触发方向键输入就切换为移动状态，而按下跳跃键时则执行跳跃动作。这样的代码逻辑该如何实现呢？

一个常规思路是采用多重if-else条件判断结构——对于简单的应用场景，这种实现方式的确可行。但想要在此基础上扩展更多状态（如滑墙、二段跳、翻滚等），问题出现了，多个状态相互耦合，形成了网状结构。代码将不可避免地陷入条件嵌套的泥潭，变得臃肿复杂，难以维护。

为了解决状态间复杂的一对多关联问题，避免状态之间的高度耦合，简化系统结构。故引入了“状态管理器”来封装和协调多个状态之间的转换，从而降低状态间的耦合度，而这就是——“有限状态机”。

一、有限状态机

在引入了“状态管理器”封装一系列状态之间的交互后，从一个状态到另一个状态的转换必须经过状态管理器。当前的结构更加清晰，状态间错综复杂的网状结构得以消解，多个状态间的一对多关系，被转换成状态与状态管理器间的一对一关系。这也符合了迪米特原则： 状态只需知道状态管理器，不需要知道其他状态。

现在，当玩家在空闲状态中按下方向键时，该状态将立即发射包含“目标状态”的上下文。状态管理器接收后，将变更当前状态为目标状态，并执行目标状态的行为。

这使得各状态之间不再需要显式地相互引用，降低了彼此的耦合度，便于增减状态。

二、如何实现

有限状态机的核心由 ​​状态基类​​（State） 和 ​​状态管理器​​（StateMachine） 构成，二者通过信号机制实现解耦。

（一）状态基类

作为所有具体状态（如空闲、行走、跳跃等）的抽象基类：

class_name State
extends Node
## 状态基类
## 用于状态模式中表示一个状态，子类应继承此类并实现具体状态逻辑

@warning_ignore("unused_signal")
signal transition  # 当前状态发出转换信号 

1. 进入/退出状态；

# 状态进入时回调
# 当状态到此状态时自动调用，用于初始化状态相关逻辑
func _on_enter() -> void:
	pass


# 状态退出时回调
# 当状态机切换出此状态时自动调用，用于清理状态相关资源
func _on_exit() -> void:
	pass

2. 状态行为逻辑；

# 状态处理函数（每帧调用）
func _on_process(_delta : float) -> void:
	pass


# 物理处理函数（固定时间步长调用）
func _on_physics_process(_delta : float) -> void:
	pass

3. 信号驱动。