Fluid Behavior Tree: 为Unity3D项目打造灵活强大的行为树系统

Fluid Behavior Tree简介

Fluid Behavior Tree是一个为Unity3D项目设计的行为树框架,它采用代码驱动的方式和构建器模式来创建和管理行为树。这种方法不仅提高了大型项目的可维护性,还为开发者提供了极大的灵活性和扩展性。

Fluid Behavior Tree

主要特性

Fluid Behavior Tree具有以下几个突出的特点:

可扩展性强: 开发者可以轻松编写自定义的可重用节点
内置任务库: 提供了一系列预置任务,可快速启动AI开发
树可视化工具: 可在运行时调试和查看行为树结构
完善的测试: 采用TDD和单元测试确保框架的稳定性
状态追踪: 能够追踪行为树的上一个执行位置,并在下一帧恢复
Unity集成: 专为Unity设计,无需额外的集成工作

快速入门

要开始使用Fluid Behavior Tree,首先需要在Unity项目中安装该框架。可以通过Unity的Package Manager来安装,只需在Packages/manifest.json文件中添加以下内容:

{
  "scopedRegistries": [
    {
      "name": "NPM",
      "url": "https://registry.npmjs.org",
      "scopes": [
        "com.fluid"
      ]
    }
  ],
  "dependencies": {
    "com.fluid.behavior-tree": "2.2.0"
  }
}

安装完成后,就可以开始创建行为树了。以下是一个简单的示例:

using UnityEngine;
using CleverCrow.Fluid.BTs.Tasks;
using CleverCrow.Fluid.BTs.Trees;

public class MyCustomAi : MonoBehaviour {
    [SerializeField]
    private BehaviorTree _tree;
    
    private void Awake () {
        _tree = new BehaviorTreeBuilder(gameObject)
            .Sequence()
                .Condition("Custom Condition", () => {
                    return true;
                })
                .Do("Custom Action", () => {
                    return TaskStatus.Success;
                })
            .End()
            .Build();
    }

    private void Update () {
        // 每帧更新行为树
        _tree.Tick();
    }
}

在这个例子中,我们创建了一个简单的序列节点,包含一个条件和一个动作。行为树在每一帧都会执行Tick()方法来更新状态。

核心概念

任务状态

在Fluid Behavior Tree中,每个节点执行后都会返回一个任务状态,这决定了行为树的执行流程:

Success: 节点执行成功,如果没有其他节点需要执行,下一次tree.Tick()将重新开始
Failure: 与Success类似,但表示节点执行失败
Continue: 指示在下一次tree.Tick()调用时重新运行此节点

树可视化

Fluid Behavior Tree提供了一个强大的可视化工具,可以在Unity编辑器中实时查看行为树的结构和执行状态。只需将行为树变量设为public或添加SerializeField特性,即可在游戏运行时查看树的可视化结果。

Tree Visualizer

这个工具对于调试和理解复杂的行为树结构非常有帮助。

扩展行为树

Fluid Behavior Tree的一大优势是它的可扩展性。开发者可以轻松创建自定义节点并将其添加到构建器中,而无需修改框架源码。

创建自定义动作

以下是创建自定义动作节点的示例:

using UnityEngine;
using CleverCrow.Fluid.BTs.Tasks;
using CleverCrow.Fluid.BTs.Tasks.Actions;

public class CustomAction : ActionBase {
    protected override TaskStatus OnUpdate () {
        Debug.Log(Owner.name);
        return TaskStatus.Success;
    }
}

public static class BehaviorTreeBuilderExtensions {
    public static BehaviorTreeBuilder CustomAction (this BehaviorTreeBuilder builder, string name = "My Action") {
        return builder.AddNode(new CustomAction { Name = name });
    }
}

这样,我们就可以在行为树中使用这个自定义动作了:

var bt = new BehaviorTreeBuilder(gameObject)
    .Sequence()
        .CustomAction()
    .End();

创建自定义条件

类似地,我们也可以创建自定义条件节点:

using UnityEngine;
using CleverCrow.Fluid.BTs.Tasks;

public class CustomCondition : ConditionBase {
    protected override bool OnUpdate () {
        Debug.Log(Owner.name);
        return true;
    }
}

public static class BehaviorTreeBuilderExtensions {
    public static BehaviorTreeBuilder CustomCondition (this BehaviorTreeBuilder builder, string name = "My Condition") {
        return builder.AddNode(new CustomCondition { Name = name });
    }
}

创建自定义组合器

Fluid Behavior Tree还支持创建自定义的组合器节点,比如一个简单的序列节点:

using CleverCrow.Fluid.BTs.TaskParents.Composites;
using CleverCrow.Fluid.BTs.Tasks;

public class CustomSequence : CompositeBase {
    protected override TaskStatus OnUpdate () {            
        for (var i = ChildIndex; i < Children.Count; i++) {
            var child = Children[ChildIndex];

            var status = child.Update();
            if (status != TaskStatus.Success) {
                return status;
            }

            ChildIndex++;
        }

        return TaskStatus.Success;
    }
}

public static class BehaviorTreeBuilderExtensions {
    public static BehaviorTreeBuilder CustomSequence (this BehaviorTreeBuilder builder, string name = "My Sequence") {
        return builder.ParentTask<CustomSequence>(name);
    }
}

高级用法

可重用行为树

Fluid Behavior Tree允许将行为树组合在一起,这使得创建可注入的、复杂的行为树变得非常简单:

var injectTree = new BehaviorTreeBuilder(gameObject)
    .Sequence()
        .Do("Custom Action", () => {
            return TaskStatus.Success;
        })
    .End();

_tree = new BehaviorTreeBuilder(gameObject)
    .Sequence()
        .Splice(injectTree.Build())
        .Do("Another Action", () => {
            return TaskStatus.Success;
        })
    .End()
    .Build();

这种方法允许我们创建模块化的行为树,大大提高了代码的复用性和可维护性。

格式化问题

如果您使用自动格式化工具,可能会导致构建器语法的格式被破坏。为了避免这种情况,可以使用特定的注释来禁用格式化:

// @formatter:off
_tree = new BehaviorTreeBuilder(gameObject)
    .Sequence()
        .Condition("Custom Condition", () => {
            return true;
        })
        .Do("Custom Action", () => {
            return TaskStatus.Success;
        })
    .End()
    .Build();
// @formatter:on

结语

Fluid Behavior Tree为Unity3D项目提供了一个强大而灵活的行为树解决方案。通过其代码驱动的方法和构建器模式,开发者可以轻松创建复杂的AI行为,同时保持代码的可读性和可维护性。无论是简单的NPC行为还是复杂的游戏AI系统,Fluid Behavior Tree都能够满足各种需求。

随着游戏AI技术的不断发展,像Fluid Behavior Tree这样的工具将在游戏开发中扮演越来越重要的角色。它不仅简化了AI开发过程,还为创造更智能、更有趣的游戏体验提供了可能。我们期待看到更多基于Fluid Behavior Tree开发的创新游戏AI系统。

最后,如果您在使用过程中遇到任何问题或有任何建议,欢迎加入Discord社区进行讨论。同时,也可以关注项目的GitHub页面以获取最新的更新和文档。让我们一起探索游戏AI的无限可能性吧！