一、有限状态机的概念
有限状态机简称状态机，是表示有限个状态，以及在状态之间的转移和动作等行为的数学模型。状态机的要素有状态和状态转移两个。
在Unity中，动画状态机最重要的属性就是节点和连线，其中每个节点都是一个动画片段（或动画融合树），而没跟连线代表着可以从一个状态转移到另一个状态。
对动画来说，动画状态的转移是有条件的，一般是通过设定动画变量，使得动画播放完毕时能够跳转到另一个动画状态 。其他编程逻辑也是一样，总要设计出一些必要的状态，并定义状态之间的转移条件，才能把一个复杂的逻辑描述清楚。
1、状态机用于电子体重秤设计
AI状态机既可以用于复杂逻辑也可以用于简单逻辑，此处先从一个简单的、不属于AI的例子开始——电子体重秤。
电子体重秤是一种常见的电子设备，一般不需要用按钮或遥控器操作，使用时人只需要站在上面，或者把需要称重的物体放在上面，保持几秒钟，很快就会在小屏幕上显示出测量的结果。
其工作流程是自动化的，背后也有一段程序控制其测量过程。如果用状态机的方法分析它，它应当具有几种状态？状态之间又是如何切换的呢?
根据使用流程分析出它的基本工作状态如下：
- 休眠状态
- 启动状态（初始化）
- 测量状态（数字会持续变化的状态）
- 锁定状态（数字不再变化的状态）
不再使用时会回到休眠状态，因此基本上只有以上几种工作状态。
其状态转移的条件如下：
- 在休眠状态下，如果感受到压力则启动
- 启动后立即进入测量状态
- 在测量状态下，持续测量并显示当前重量值。如果重量在几秒内没有变化，进入锁定模式
- 锁定状态，显示测量结果，数字闪烁 提示。在锁定状态下一段时间后压力不变则进入休眠状态；如果压力大幅变化则再次进入测量状态
将以上描述化成状态转移图，如图：
以上状态转移图是根据观察分析得出的结论，其他电子体重秤的逻辑可能有所不同。但重要的是，可以设想集中常规和非常规使用场景，去分析和测试是否存在设计漏洞，如以下设想。
- 在锁定后离开体重秤。体重秤发现压力大幅降低，切换到测量状态，然后再次进入锁定状态。
- 在测量未结束时离开体重秤。测量值变为0，一段时间后进入测量状态。
- 锁定时再加上一些重物。体重秤发现重量变化，再次进入测量状态。
还可以举出很多像这样的测试例子。经过推演发现，很多特殊行为都会转移到锁定状态，逻辑上没有明显漏洞。在设计上未发现错误的状态机就可以考虑用代码实现了，细节问题可以在功能实现后进一步测试。
2、状态机用于游戏逻辑设计
某些看似简单的游戏，实际编写的代码并不简单。例如，经典的电子游戏俄罗斯方块，用编程实现它对于初学者来说相当具有挑战性。
就俄罗斯方块来说，游戏中有一些逻辑并不是显而易见的。例如按方向键的时候如何处理？从表面上看，按下方向键时正在下落的方块应当左右移动，但是如果进一步分析什么时候会出现正在下落的方块，就会发现有方块下落的状态仅仅是多个游戏状态中的一种。
俄罗斯方块的游戏流程，至少分为生成方块、方块下落、方块固定、消除整行方块、游戏结束5种状态，其中只有方块下落状态是受玩家控制的，其他状态都不用考虑玩家的输入。从状态机的角度考虑，游戏逻辑会变得十分清晰，如图：
编写逻辑时，代码中有一个关键变量——CurrentState（当前状态）。代码按照状态分成5部分，每一帧格局当前状态执行其中的一部分，满足某条件时修改当前状态，影响下一帧执行的逻辑。
严格按照这种思路编写代码，就可以避免大量的条件判断，让代码变得清晰，从而减少出错的可能性。
3、状态机应用于游戏AI设计
现代的很多游戏中都有一些具备简单智能的敌人，特别是潜行类游戏，例如在《细胞分裂》等游戏中，具有一定智能的敌人是游戏设计的核心，也是让玩家乐此不疲、不断挑战的动力。
以下是几个例子：
- 敌人AI：在一个射击游戏中，敌人的行为可以由状态机控制。比如，当敌人处于"巡逻"状态时，它会在指定区域内来回移动；当敌人检测到玩家进入其感知范围时，它会切换到"追逐"状态并开始追击玩家；当敌人受到攻击并生命值降低时，它可能会切换到"逃跑"状态以寻找掩体或者呼叫援助。
- 玩家角色AI：在一个角色扮演游戏中，玩家角色的行为也可以由状态机来控制。比如，当玩家角色处于"探索"状态时，它会自由地在游戏世界中移动和探索；当玩家角色进入战斗时，它会切换到"攻击"状态并执行攻击动作；当玩家角色生命值过低时，它可能会切换到"撤退"状态以避免被击败。
- NPC角色AI：在一个角色扮演游戏或者生存游戏中，非玩家角色（NPC）的行为也可以利用状态机来设计。比如，一个NPC农民的状态机可以包括"种田"、“收割”、"出售农产品"等状态，根据当前的任务和条件来决定下一个动作。
这只是状态机在游戏AI设计中的一些简单应用举例，实际上，状态机可以处理更加复杂的行为和决策流程，从而使游戏角色的行为更加智能、有趣和逼真。
