有限狀態機時代終結的10大理由

做者：alexjc

譯者：賴勇浩（戀花蝶）

原文地址：http://aigamedev.com/questions/fsm-age-is-over

本文最初發表於戀花蝶的博客（http://blog.csdn.net/lanphaday），如蒙轉載，敬請保留全文完整，包括本聲明。

通過幾個月的發展， AiGameDev.com 造成了一個小有氣候的社區，謝謝你們支持！每一個週五，我將抽出時間來回答你們的問題，你能夠在 blog 和論壇 上提問。

有限狀態機在過去十年裏變得很是流行，遊戲開發者用它開發了不少極具趣味的遊戲。但再好的事情也有個結束，是否到了使用比 FSM 更好的技術來完成 AI 邏輯的時代了？

本週的問題是一個評論，erm@duh.org提出了一個與週三的教程系列有關的有趣話題，讓我把它改得更有建設性一些：

 「據我所知不少領域（如遊戲業界）都使用有限狀態機來實現遊戲 AI。爲何你不用它來實現這個模擬遊戲裏的狗的行爲？」

這個教程使用行爲樹來體現它與狀態機的不一樣，並且遊戲 AI 開發者也可以從中獲得分級邏輯的好處。

固然咱們也能夠用有限狀態機（FSM）來構建相同的行爲。但業內人士都知道這一技術在邏輯增加時有多麼有脆弱。遠離 FSM 是避免遊戲項目變得一塌糊塗的選擇！

非正統

問題： 構建 FSM 的方式對於不一樣的軟件工程師而言是徹底不一樣的流程。是的，概念上它是「設計師友好」的，但實際上應用 FSM 須要應用很是多的編程知識和細節。

緣由： FSM 要求每個狀態明確地轉換到另外一狀態。沒有一個編程語言須要這樣，語言自己的語義就隱含了全部轉換（如C++編譯器從語句構造執行指令序列）。

過於底層

問題： 編輯FSM的邏輯很是底層，並且機械性十足。咱們經常會發現本身老是在構建類似的行爲，並且這會花費咱們大部分時間。

緣由： 咱們所能作的僅是編輯從一狀態到另外一狀態的轉換，而沒法作出更高層次的模式致使頻繁重複類似的序列或條件。有限狀態機的世界不存在元編程（Meta-programming）。

邏輯受限

問題： 有限狀態機形式固定，從而致使計算受限（又稱爲非圖靈完備）。這意味着咱們不能像計數同樣作事。

緣由： 若是咱們把事件看成符號，咱們只能用有限狀態自動機識別正則文法，這一方法下一個正則表達式不能識別某些類別的文本模式。一樣，有限狀態機僅能做爲正則語言的傳感器。

須要自定義擴展

問題： 遊戲開發者在實踐中常常須要擴展 FSM 才能將其用於項目，然而這並不容易被理解，甚至還缺少文檔。這是與FSM的學術基礎並不相同。

緣由： 由於 FSM 受限於理論，開發者必須自行增長功能擴展以實現肯定的某些特性。這意味着要用編程語言去實現計數器、計時器和任何形式的內存對象。

難以標準化

問題： 不像規劃器（HTN）或搜索算法（A*），它們能用相關的通用方法實現。而 FSM 則很是難以在不一樣的遊戲間重用，甚至在引擎是不一樣的部分重用也不可能。

緣由： 由於 FSM 是非圖靈完備的， FSM 須要爲每一問題自定義特定的解決方案。這使得它們適用度極低，而不像腳本語言同樣可以很容易地從新打包。

非自主的

問題： 使用 FSM 實現目標導向的行爲須要作不少工做。這是一個大問題，由於大部分有針對性的AI 須要處理長遠目標。

緣由： FSM 運做於反應模式，只能處理事件和觸發跳轉。它們沒法自動向前（又稱爲自主），所以咱們必須爲全部不一樣的目標手動轉換。

難以併發

問題： FSM 難以併發。當並行運行多個狀態機，要麼死鎖，要麼咱們經過手工編輯來確保它們在某個程度上可以兼容。

緣由： FSM 存儲的信息越多在處理外部資源衝突上的問題就越多。使狀態機併發的解決方案一般是擴展 FSM 自身，把它做爲支持邏輯或一套工具來保證併發安全。

大規模支持較差

問題： 有限狀態機，甚至是分層的，也難以大規模擴展。它們每每是在其中夾雜一大塊邏輯代碼，而非行爲編輯模塊化。

緣由： FSM 並不利用編程語言提供的用以解決大問題的規模化特性，一樣地FSM 也難以同步多個行爲模塊。

勞動密集型

問題： 用 FSM 實現任何設計都須要作大量工做。甚至狀態機自己也有着無數問題。

緣由： 如前所述，應對全部挑戰須要花費設計師的大量時間，甚至最終這還會成行爲中的 bugs 的來源！

行業進步

事實： 許多資深遊戲開發者已經再也不使用有限狀態機，而是使用行爲樹之類的可替換方案。

事實： 如今多個遊戲 AI 中間件提供商致力於規劃器實現的 AI，在 2008 年將會見到更多可用的此類產品。

結論

FSM，就像其它技術同樣，在遊戲開發的進程中佔有了應得的一席之地。然而，開發者默認使用有限狀態機來實現 AI 的時代，已經行將結束。帶有協程的腳本在今天已經極其流行，而分級規劃器將愈來愈多地應用在遊戲及其中間件。

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