Hierarchical Finite State Machine

內容

• 建立一個新的HFSM
• 建立一個新的狀態
• 編輯一個狀態
  • 最小化狀態檢視
• 在兩個狀態間建立一個轉換
• 定義轉換優先順序
• 建立新的轉換
• 特殊轉換類型
  • 轉換集
  • 任何轉換
  • 入口轉換
• 已撰寫的決策
• 事件
• 定義動作
• 停用
• 階層
• 編譯您的HFSM
• 設定將被您的機器人使用的AI
• HFSM編碼
• 編碼動作及決策
• 定義欄位值
• AI參數
• AI內容
• 機器人SDK系統
• 偵錯工具
  • 使用偵錯工具
• 視覺編輯器註解
• 更改編譯匯出資料夾
• 選擇被儲存的歷史大小
• 在幀中發生的事

建立一個新的HFSM

在編輯器的頂端列上，按一下(+)按鈕，然後選擇狀態機選項。

之後將提示您儲存HFSM檔案。 在您希望的地方儲存它。 這將建立一個資料資產，用於保留您 在視覺編輯器上 已完成的工作。

注意事項：您現在選擇的名稱，將是您編譯您在視覺編輯器上已完成的工作時，進一步生成的另一個資料資產的名稱。 那將是實際上用於驅動您的機器人的資料資產，所以您已經可以選擇一個暗示性的名稱。

當您儲存檔案時，主要的機器人SDK視窗將被一個單一的 新狀態 填入，供您開始使用。

現在，讓我們進一步看看這個初始狀態：

1. 指出這是HFSM的初始狀態；
2. 狀態的名稱；
3. 從這個狀態而生的轉換清單。

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建立一個新的狀態

為了建立一個新的狀態，以右鍵按一下在編輯器視窗上的任何空的空間，並且選擇 建立新狀態

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編輯一個狀態

為了編輯一個狀態，以右鍵按一下目標狀態，並且選擇 編輯這個狀態。

在這裡，您可以定義狀態的名稱及刪除／重新排序轉換。

附註：重新排序轉換將不會改變它們的優先順序。 它只用於視覺調整。在這個教學中將進一步說明優先順序主題。 它只用於視覺調整。

按下Enter 以適用更改或 按下Esc 以放棄那些更改。

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最小化狀態檢視

常見的情況是，HFSM在狀態及轉換的數量方面大幅增加，這可能導致難以實際了解某些HFSM的流程。 在任何狀態節點上，您可以按一下 最小化 按鈕，以隱藏轉換槽及更改從它開始畫／畫向它的線的方式，從而啟用一個簡化的檢視。

讓我們分析 使用前 及 使用後。

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在兩個狀態間建立一個轉換

為了開始在兩個狀態間建立一個轉換，首先按一下任何狀態的左／右邊緣的小圓圈的任一個。 然後，如果您按一下另一個狀態，將建立一個連接這兩個狀態的新的轉換。

如果您不是按一下另一個狀態，而是按一下任何空白的空的空間，如果您希望立即建立目標狀態，編輯器將彈出建立面板。

無論您何時建立一個新的轉換，它將是暗色，指出該轉換 還沒被定義。

有幾種與轉換互動的方式：

1. 當您的滑鼠滑過一個轉換，它將被醒目提示；
2. 當您以左鍵按一下一個轉換，小圓圈將走過它，以指出轉換的方向；
3. 當您按兩下一個轉換，您將進入它的子圖表；
4. 從右鍵選單中，您可以：進入轉換子圖表，停用轉換或刪除它。

讓我們來分析已經在決策子圖表上建立的節點：

這是用於實際地定義轉換的節點。 這裡有四個重要的概念：

1. 這個節點的名稱指出原始狀態及目標狀態。它可以被更改，這是使用右鍵選單完成，所以您可以選擇有意義的名稱，並且它將顯示在上層，這讓情況更容易理解；
2. 第一個槽用於定義一個在評估這個轉換時需要被考量的 事件；
3. 第二個槽用於定義撰寫轉換的 決策；
4. 第三個槽用於定義來自 相同的節點 的所有轉換之間的執行的順序。

讓我們開始針對這個轉換來定義一個簡單的決策。 為了做到這點，以右鍵按一下任何空白空間，此時一個面板將會顯示您可以建立的決策。

為了簡單說明，讓我們選擇 真決策。 當然，這個決策的結果總是為真。

有一個輸出槽，其定義這個決策的結果將被驅動到的地方。

所以，以左鍵按一下 結果 槽一側上的圓圈，並且連接它到決策槽：

這樣就完成了。 您已經定義了最簡單的轉換。 有了這個，只要您的機器人處於 新狀態 並且已更新HFSM，機器人將轉換到 新狀態1。

按一下決策欄位，可以編輯一個決策欄位值。

按下 Enter 以適用更改或 按下 Esc 以放棄更改。

現在我們定義了一個非常簡單的轉換，讓我們回到頂層檢視，並且看看它看起來如何。 您可以按一下頂層列的階層連結列的 根 按鈕，來導航回狀態檢視：

或者，您可以使用左側面板，來導航狀態：

現在您可以看到轉換不再是紅色。 這指出這是一個有效的轉換。

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定義轉換優先順序

對於具有多個轉換的狀態，可以定義首先要評估哪個轉換。 為了定義這個順序，使用 優先順序 槽。按一下它以設定其值。

可以在狀態節點上看見轉換的優先順序。

轉換將被評估的順序是：從高優先順序到低優先順序。 有了這個，您已經可以定義首先需要檢查哪個轉換。

注意事項： 針對狀態的轉換所定義的優先順序，對另一個狀態的轉換而言沒有影響。

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建立新的轉換

我們目前只有在我們的兩個狀態之間的一個轉換。 有了這個，優先順序欄位是無用的，因為沒有狀態有多個轉換。

為了建立一個新的轉換，將滑鼠放在您的狀態的底部部分，並且按一下顯示的 (+) 按鈕。

之後您可以定義該新的轉換，就像您對第一個轉換所做的一樣。

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特殊轉換類型

轉換集

這些節點類型可用於群組許多的轉換。 重新使用一個轉換集特別有用，因為許多狀態可以指向一個單一的轉換集。

為了建立一個新的轉換集，以右鍵按一下任何空的空間，並且選擇 建立新的轉換集。 這將建立一個節點，其非常相似於狀態節點：它開始於一個單一的未定義的轉換，並且您可以透過將滑鼠暫留在其底部部分，來建立許多新的轉換：

之後，只需建立連結。 這裡是一個示例：

也可以使用轉換集的右上角按鈕，來最小化轉換集：

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任何轉換

當您希望定義一些應該 從位於該同一階層層級上的任何狀態 選取的轉換時，這些轉換非常有用。 附註： 將在本文檔中進一步說明階層。

從右鍵選單來建立新的「任何」轉換。

現在，定義「任何」轉換的目標狀態。

在上述的範例圖，該階層層級上的每個狀態都將考量來自「任何」節點的轉換。

但是可以定義一個忽略「任何」轉換的狀態的清單。從 已排除清單 選單中選擇這些。

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入口轉換

這個轉換類型意味著強迫HFSM從一個狀態轉到 您的階層的任何層級 中的任何其他狀態。 從右鍵選單建立新的入口轉換。

現在您必須定義這個入口將把HFSM帶往哪個狀態。 按一下下拉式選單以選擇它。 請注意，目標狀態的名稱將基於您擁有的階層：

在您定義入口的目標之後，您只需定義哪些狀態將考量該入口。

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已撰寫的決策

除了使用單一決策來定義轉換，也可以建立一些已撰寫的決策。 機器人SDK已經帶有3個邏輯決策可以立即使用。

這裡是一些已撰寫的決策的範例，它們基於 和、或 及 非 決策：

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事件

如果您希望評估一個轉換，且不在您的 quantum_code 專案上建立一個新的決策、編譯或設定決策等等，您可以使用事件。

事件的工作方式非常簡單：每當事件被觸發時，目前狀態的轉換將檢查該事件是否正在被接聽。 如果任何轉換接聽該事件，它將被選取。 就程式碼而言，這是觸發事件所需的：

在任何 quantum_code 指令碼中，請執行：

HFSMManager.TriggerEvent(f, &guy->Fields.HFSMAgent.Data, (Entity*)guy, "SomeEventName");

這個方法調用可以被新增到您的動作／決策，或到您有的任何其他邏輯，比如在您的系統中。

為了建立一個新的事件，按一下事件的工作階段的左側面板上的 (+) 按鈕：

當您這樣做，您將被提示來建立您的新的事件。 您也可以在事件上按兩下，來開啟選單以 編輯或刪除事件。

為了在轉換子圖表上放置一個事件，您必須拖放它。 然後，類似於您對決策所做的，您可以連接事件的輸出槽到轉換的事件輸入槽：

注意事項： 與決策有所不同，這裡沒有複合事件定義，並且一個轉換不接受超過一個事件的連接。

帶有由 僅一個事件 定義的決策的轉換，被視為 有效轉換。

也可以透過設定 一個事件及一個決策，來定義一個轉換。 在這種情況下，只有在同一個幀上觸發事件並且決策條件為真時，才發生轉換。

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定義動作

現在我們討論了如何建立狀態機的流程（帶有狀態及轉換），讓我們看一下如何針對一個狀態來定義動作。

更多關於這個主題的資訊，請參見：定義動作

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停用

當測試您的AI時，為了暫時地停用一些邏輯而停用一些節點，可能有用。更多關於如何停用節點的資訊，請參見：停用

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階層

在任何狀態的子圖表上，您可以建立新的狀態及轉換的集。 假設您在 新的狀態 子圖標上，而且您建立一個新的狀態稱為 另一個狀態。 當您這樣做的時候，將在這兩個動作之間建立一個關係： 新的狀態是上層而另一個狀態是下層。

上層 及 下層狀態的動作集轉換都將被執行。 這樣的話，可以封裝一個狀態機到另一個狀態機之內。

假設如果您有 3個層次的行為的魔王，這可能非常方便：它一開始是簡易模式，然後當它的血量剩下一半時變得稍微難一點，最後在它總健康值只剩10%時變得更難。 您可以在頂層圖表建立3個主要狀態，並且各個狀態將有其自己的狀態機以定義魔王的難度。

改善HFSM的組織方式是非常有用的。

為了建立一個下層狀態，只需前往任何狀態的子圖表，以右鍵按一下空的空間，並且選擇 建立新的狀態 選項。 有了這個，您可以有一個複雜的階層層級，您可以在左側選單中看見它：

注意事項： 您可以按一下這些按鈕來導航於階層上。 也可以以右鍵按一下任何這些狀態，以在您的目前的圖表檢視上來對它建立一個新的入口。

重要事項： 也可以為HFSM上的每個階層層級來定義預設狀態。這定義了在上層狀態之間轉換時輸入的下層狀態。為了定義哪個是預設狀態，以右鍵按一下任何狀態節點並且選擇「設為預設狀態」。

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編譯您的HFSM

為了實際上使用您建立的HFSM，您必須編譯您所完成的事情。

為了編譯，您有兩個選項：

• 左按鈕只用於編譯目前開啟的文件；
• 右按鈕用於編譯在您的專案上您有的每個AI文件。

您的HFSM檔案將位於："Assets/Resources/DB/CircuitExport/HFSM_Assets"。

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設定將被您的機器人使用的AI

為了最終使用建立的AI，您只需參照已編譯的資產。 為了完成它，您可以基於GUID來載入資產，或您可以只是建立一個 資產連結 以指向所需的AI資產：

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HFSM編碼

現在，就DSL而言，在建立新的HFSM代理方面有兩個主要選項：

• 您可以將HFSM代理元件新增到您的實體中；
• 您可以在您的架構或全域空間上宣告它，而無需擁有實體。

這一點很重要，因為可能讓HFSM執行超出實體的範圍的動作，比如建立遊戲流程、定義遊戲開始時執行哪些動作、定義何時遊戲將改變其目前狀態等等。

初始化代理

現在首先，舉例而言，這是您建立一個新的HFSM代理，並且新增它到您的實體的方式，前提是您沒有正在使用一個實體原型：

var hfsmAgent = new HFSMAgent();
f.Set(myEntity, hfsmAgent);

然後，在任何更適合您的應用程式之處，您必須基於您從視覺編輯器編譯的HFSMRoot資產，針對該實體來調用HFSMManager.Init方法，。

無論 您是否正在使用實體原型，下述的初始化步驟都需要完成：

var hfsmRootAsset = f.FindAsset<HFSMRoot>(referenceToRoot.Id);
HFSMManager.Init(frame, myEntity, hfsmRootAsset);

// Only do this if you are not using Entity Prototypes
f.Set(myEntity, hfsmAgent);

如果HFSM初始化過程中所需的任何資訊都包含在HFSM代理本身之中，您可以從實體來取得元件，以取得必要的資料：

var hfsmAgent = f.Get<HFSMAgent>(myEntity);

使用"OnComponentAdded"回調來初始化

也可以直接在實體原型上設定參照到HFSMRoot資產，並且使用OnComponentAdded信號以透過該資訊來初始化代理：

// At any system...
  public unsafe class AISystem : SystemMainThread, ISignalOnComponentAdded<HFSMAgent>
  {
    public void OnAdded(Frame f, EntityRef entity, HFSMAgent* component)
    {
      // This is how you get the HFSMRoot from the component set on the Entity Prototype
      HFSMRoot hfsmRoot = f.FindAsset<HFSMRoot>(component->Data.Root.Id);

      // Then we just do the initialization step
      HFSMManager.Init(f, entity, hfsmRoot);
    }

  // ...
  }

更新代理

現在，已經初始化實體的HFSM代理，您只需要在您需要的時候調用更新方法：

HFSMManager.Update(f, f.DeltaTime, myEntity);

這將使HFSM執行其初始狀態的資料並且執行動作及轉換到其他狀態。 有了這個，AI應該已經執行您在視覺編輯器上建立的流程。

一個範例系統，其初始化及更新代理

namespace Quantum
{
  public unsafe class AISystem : SystemMainThread, ISignalOnComponentAdded<HFSMAgent>
  {
    public void OnAdded(Frame f, EntityRef entity, HFSMAgent* component)
    {
      HFSMRoot hfsmRoot = f.FindAsset<HFSMRoot>(component->Data.Root.Id);
      HFSMManager.Init(f, entity, hfsmRoot);
    }

    public override void Update(Frame f)
    {
      var allAgents = f.Filter<HFSMAgent>();
      while(allAgents.NextUnsafe(out var entity, out var agent))
      {
        HFSMManager.Update(f, f.DeltaTime, entity);
      }
    }
  }
}

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編碼動作及決策

為了建立您自己的動作，遵循這些指引：編碼動作

建立您自己的決策，是非常相似的。 但是，不是建立一個其繼承於AIAction的新的層級，而是讓其繼承於HFSMDecision抽象層級。

同時，不是必須執行Update方法，而是必須執行Decide方法。 使用它來傳回true/false，這取決於您自己的需要。

重要事項：您需要標記您的新的層級為[Serializable]及partial。

namespace Quantum
{
  [Serializable]
  public partial class TrueDecision : HFSMDecision
  {
    public override unsafe bool Decide(Frame frame, EntityRef entity)
    {
      return true;
    }
  }
}

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定義欄位值

關於設定值到動作／決策欄位時，您可使用的替代方案的更多資訊，請參見這裡：定義欄位值.

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AI參數

如果您希望有更彈性的欄位，並且透過不同的方式來定義這些欄位的話，這些關於使用AI參數的資訊很有用：手動設定或從黑板／常數／設定節點來設定：AI參數.

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AI內容

如需取得更多關於如何將代理內容的資訊作為參數傳送的資訊，請參見這裡：AI內容.

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機器人SDK系統

這是一個層級，其用於自動執行一些流程，比如解除配置黑板的記憶體。如需取得更多關於它的資訊，請參見這裡：機器人SDK系統.

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偵錯工具

機器人SDK帶有其自己的偵錯工具。它使開發人員可以在運行階段選擇任何HFSM代理，並且看見在視覺編輯器上醒目提示的最新的代理的流程。這裡是一個用於機器人SDK範例專案的偵錯工具的範例：

如同上述GIF所顯示，可以看到代理的當前狀態，以及導致該狀態的最近三次轉換。藍色轉換是最近的一次轉換。比起先前的黑色轉換，它也有更多圓圈穿過線條。

此外，也可以檢查階層檢視上的目前狀態。帶有箭頭的狀態代表HFSM目前處於該狀態。這很有幫助，因為您不需要深入查看視覺圖表來了解代理目前在階層的深度。

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使用偵錯工具

這是在您的專案上使用偵錯工具的步驟：

1. 在您的SystemSetup.cs檔案上啟用BotSDKDebuggerSystem。使用這個特定的系統是選擇性的，因為如果您希望在其他地方使用偵錯邏輯，您只需 在已驗證幀時 在您自己的自訂系統中調用BotSDKDebuggerSystem.OnVerifiedFrame?.Invoke(f);；
2. 在視覺編輯器上，在頂層面板上按一下臭蟲圖示。當圖示為綠色時，偵錯為 啟用；

現在有兩個方式來選擇將偵錯哪個實體。它可以被關聯到一個選取的遊戲物件，或它可以在一個檢查器上被選取。您可以選擇上述的其中之一。或者兩個都選：

從一個遊戲物件來偵錯：

1. 選取您的代表一個有HFSMAgent作為一個元件的Quantum實體的預製件／實體原型；

2. 新增BotSDKDebugger到它；

3. 在運行階段，開啟機器人SDK視窗時，選取已新增BotSDKDebugger的遊戲物件。這樣就行了！偵錯應該已經開始；

從一個偵錯工具檢查器視窗來偵錯：

1. 在模擬側，您需要註冊代理實體到偵錯工具視窗。為了完成它，可以調用：

   BotSDKDebuggerSystem.AddToDebugger(entitiRef, (optional) customLabel)

   針對被偵錯的實體，預設的顯示名稱遵循這個規則：Entity XX | AIAssetName。但如果您希望針對偵錯輸入而言有一個自訂名稱，您可以使用customLabel參數。您可以自由決定它。

   也可以建立階層。只需在自訂標籤上使用分隔符號/，它將在偵錯工具視窗上建立階層，其可以被摺疊、擴展等等；

2. 在Unity上，按一下在偵錯工具啟用按鈕右側的按鈕。它開啟一個新的視窗，其顯示所有已註冊實體。選取您希望進行偵錯的實體，這樣就完成了。

舉例而言，上述範例GIF中使用一些自訂標籤：Monster 1, Monster 2, Blue Team/Commander, Blue Team/Warriors/Foo, Blue Team/Warriors/Fuz and Blue Team/Wizards/Bar

重要事項： 當啟用偵錯工具，它將配置記憶體來儲存偵錯所需的資料，如果您正在 從編輯器遊玩，其 可能減慢 遊戲。所以，如果您正在從Unity之內來分析應用程式，部分分析可能被關聯到偵測工具，所以請考慮在分析時停用它。

附註：偵錯工具視窗也將顯示 沒有實體檢視 的實體，所以這就是您如何找到它來偵錯它們的HFSM的方式；

附註2：目前，不可以偵錯沒有連接到一個實體的代理，比如仰賴DSL全域的代理。這將只在以後的版本中新增。

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視覺編輯器註解

如需取得更多如何在視覺編輯器上建立註解的資訊，請參見這裡：視覺編輯器註解.

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更改編譯匯出資料夾

預設下，機器人SDK編譯生成的資產將放在Assets/Resources/DB/CircuitExport資料夾。您更改匯出資料夾的方式，請參見這裡：更改編譯匯出資料夾.

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選擇被儲存的歷史大小

可以更改儲存在機器人SDK檔案的歷史輸入的數量。如需取得更多資訊，請參見這裡：更改歷史儲存計數.

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在幀中發生的事

在機器人SDK上，主要輸入點為：

• HFSMManager.Update，其被持續地調用，以更新您的代理；
• HFSMManager.Init，其用於初始化代理；
• HFSMManager.TriggerEvent，其考量一個已觸發事件以強制進行轉換檢查。

為了協助更好地視覺化當調用這些方法時，在一個幀發生的事情，這裡是一個流程圖表：

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