diff --git a/docs/BehaviorTree.md b/docs/BehaviorTree.md index fb1f30b..b4d9cff 100644 --- a/docs/BehaviorTree.md +++ b/docs/BehaviorTree.md @@ -1,18 +1,19 @@ # 硬核游戏开发 - 使用BehaviorTree实现游戏AI决策的开发详解 -## 🎮 一个让策划抓狂的Bug +## 一个让我头疼三个月的BOSS -> "这个BOSS太蠢了!它明明看到玩家了,为什么还在那里发呆?" +去年在公司做一个RPG项目的时候,遇到了一个特别头疼的问题。策划给我扔了个需求:做一个龙王BOSS,要求这货能巡逻、能战斗、血少了会发疯、快死了还会逃跑。 -这是我在某公司实习时,听到最多的一句话。那是一个魔幻RPG项目,我负责实现一个"智能"的龙王BOSS。按照策划的设计文档,这个BOSS应该能够: +听起来挺简单的,不就是几个状态切换嘛。我当时想都没想,直接上手就是一顿if-else: -- 🔍 **侦察阶段**:在玩家进入领域前巡逻,警戒四周 -- ⚔️ **战斗阶段**:发现玩家后立即进入战斗状态,根据距离选择近战或远程攻击 -- 🩸 **血怒阶段**:血量低于30%时进入狂暴模式,攻击力翻倍 -- 🛡️ **防御阶段**:受到大量伤害时短暂防御,恢复少量血量 -- 💨 **逃跑阶段**:血量极低时尝试逃跑,寻找掩体 +按策划的文档,这个BOSS需要: +- 平时在那巡逻,看到玩家就冲过去 +- 根据距离选择近战还是远程攻击 +- 血量掉到30%以下就进入狂暴模式 +- 受到重击时会短暂防御 +- 血量太低就开始逃跑 -听起来很简单对吧?我天真地用了一堆 `if-else` 语句: +看起来逻辑很清楚,我就写了一大堆判断: ```javascript function updateBoss() { @@ -42,22 +43,19 @@ function updateBoss() { } ``` -**结果?** 一场灾难! +结果呢?完全是个灾难。 -- BOSS经常在攻击和防御之间疯狂切换 -- 有时候明明发现了玩家,却突然开始巡逻 -- 血怒状态下居然还会尝试逃跑 -- 最要命的是:每次策划要求调整优先级,我都要重写整个逻辑! +BOSS的表现简直让人抓狂:有时候明明看到玩家了,突然又开始巡逻;血都快没了还在那疯狂攻击;更离谱的是,防御和攻击状态之间来回切换,看起来像个神经病。 -三个通宵后,我的代码变成了一个800行的意大利面条,连我自己都看不懂了。更糟糕的是,每次修复一个bug,就会产生三个新bug。 +策划每天都来找我:"这BOSS怎么这么蠢?"我也很绝望啊,每次改一个地方,其他地方就出新问题。最后代码写成了800多行的意大利面条,连我自己都不敢动了。 -**直到我遇到了行为树...** +后来一个老同事看不下去了,跟我说:"你试试行为树吧,专门解决这种问题的。" -一周后,同样的BOSS逻辑,我用行为树重新实现了: +花了差不多一周时间学习和重构,用行为树重新写了这个BOSS: ``` 龙王BOSS行为树: -根节点(优先选择器) +根节点(选择器) ├── 逃跑分支(血量 < 10%) │ ├── 寻找掩体 │ └── 快速移动 @@ -76,177 +74,141 @@ function updateBoss() { └── 警戒四周 ``` -**奇迹发生了!** +效果立竿见影! -- ✅ BOSS行为逻辑清晰,优先级明确 -- ✅ 策划可以直接看懂并提出修改意见 -- ✅ 新增行为只需要添加新分支,不影响现有逻辑 -- ✅ 调试时可以清楚看到每一步的决策过程 -- ✅ 代码从800行缩减到200行,可读性提升10倍! +BOSS终于不再像个智障了,行为逻辑变得很清晰。最关键的是,策划现在能直接看懂这个结构,提需求的时候也更明确了。代码从800行缩减到200多行,维护起来轻松了不少。 -更重要的是,当策划说"能不能让BOSS在血量50%时召唤小怪"时,我只需要在行为树中插入一个新分支,5分钟搞定! +最让我印象深刻的是,后来策划突然说要加个"血量50%时召唤小怪"的功能,我只是在行为树里插了个新分支,十几分钟就搞定了。要是放在以前的if-else结构里,估计又得折腾好几天。 --- -**这就是行为树的魅力。** +这就是我第一次接触行为树的经历。 -作为一名游戏开发者,你是否也遇到过类似的问题?当游戏中的怪物、NPC需要表现出复杂行为时——巡逻、追击、逃跑、施法、观察环境并做出判断——背后往往不应该是一条又一条 if-else 的堆叠,而是一套清晰、可扩展、可调试的决策框架:**行为树(Behavior Tree)**。 +如果你也在做游戏开发,特别是涉及到AI逻辑的部分,可能也遇到过类似的问题。怪物AI、NPC行为、甚至一些复杂的游戏机制,用传统的if-else或者状态机来实现,总是容易变成一团乱麻。 -本指南将带你从零开始认识行为树,让你也能构建出让策划赞不绝口的游戏 AI 决策系统! +行为树提供了一个更好的解决方案。下面我就把这段时间学到的东西整理一下,希望能帮到有同样困扰的朋友。 -## 一、开篇 +## 什么是行为树 -行为树是一种用于描述 AI 决策逻辑的树形结构:由根节点驱动,组合节点(如「选择器」「序列」)负责控制流程,装饰节点用于修饰行为,叶子节点则执行具体动作或进行条件判断。相较有限状态机(FSM),行为树更易组合与复用,能自然表达“尝试 A 否则 B”“按顺序执行直到成功”等复杂模式,并且非常适合可视化编辑与热更新。 +简单来说,行为树就是一种树形结构,用来描述AI的决策逻辑。 -## 二、行为树执行流程 - 一个哥布林的日常决策 +它的基本思路是这样的:从根节点开始,通过不同类型的节点来控制执行流程。比如"选择器"节点会依次尝试它的子节点,直到有一个成功为止;"序列"节点则要求所有子节点都成功才算成功。最底层的叶子节点负责执行具体的动作或者判断条件。 -想象一下,你是一只聪明的哥布林守卫,正在洞穴门口值班。每一秒钟,你的大脑都在运转着一套复杂的决策系统——这就是行为树! +相比传统的状态机,行为树最大的优势是更容易组合和复用。你可以很自然地表达"先试试A,不行就试B"或者"按顺序执行1、2、3"这样的逻辑,而且特别适合做可视化编辑器。 -### 1. 三种人生状态(节点状态) +## 行为树是怎么工作的 -就像人生一样,行为树中的每个节点都只有三种可能的状态: +为了更好理解,我们来看一个简单的例子。假设你在做一个哥布林守卫的AI,它需要在洞穴门口巡逻。 -* **成功** ✅ - "太好了!任务完成!" -* **失败** ❌ - "唉,这条路走不通..." -* **运行中** ⏳ - "别催,我还在努力呢!" +### 节点的三种状态 -这就像你在思考"今晚吃什么"时的状态:要么想到了(成功),要么放弃了(失败),要么还在纠结中(运行中)。 +行为树中的每个节点在执行时只会返回三种状态之一: -### 2. 决策节点大家族 - 每个都有自己的性格 +* **成功** - 任务完成了 +* **失败** - 这条路走不通 +* **运行中** - 还在执行中,需要等待 -#### 2.1 选择节点 - "备胎专家" +这个概念其实很好理解,就像你在做任何事情时的状态一样:要么做完了,要么做不了,要么还在做。 -**性格特点**:永不放弃的乐观主义者,总是有Plan B、Plan C... +### 几种常用的节点类型 -想象你是个饿肚子的哥布林,面前有三个选择: -1. 去厨房找剩菜 -2. 去花园抓虫子 -3. 啃树皮充饥 +#### 选择器节点(Selector) -选择节点就像一个不死心的你: -- 先试试厨房有没有剩菜(第一个子节点) -- 如果厨房空空如也(失败),那就去花园抓虫子(第二个子节点) -- 虫子也没有?那就啃树皮吧(第三个子节点) -- 只要有一个成功了,选择节点就满意地说:"搞定!" +这个节点的逻辑是"依次尝试,直到成功为止"。 -**执行规则**: -``` -从左到右挨个试: -✅ 子节点成功 → "太好了!" → 选择节点成功 -❌ 子节点失败 → "下一个!" → 继续尝试 -⏳ 子节点运行中 → "等等..." → 选择节点也运行中 -``` +比如哥布林饿了,它会: +1. 先去厨房找剩菜 +2. 厨房没有就去花园抓虫子 +3. 还是没有就啃树皮 -#### 2.2 顺序节点 - "完美主义者" +选择器会从左到右依次执行子节点,只要有一个成功了就停止,返回成功。如果所有子节点都失败了,它才返回失败。 -**性格特点**:严格按计划执行,一步都不能错 +这种模式在游戏AI中特别常用,比如敌人的攻击选择:优先使用技能,技能冷却中就普通攻击,连普通攻击都不行就移动到攻击范围内。 -还是那只饿肚子的哥布林,但这次你决定做一顿大餐: +#### 序列节点(Sequence) + +这个节点的逻辑是"按顺序执行,全部成功才算成功"。 + +比如哥布林要做一顿饭: 1. 先洗手 -2. 然后准备食材 -3. 接着开火做饭 -4. 最后享用美食 +2. 准备食材 +3. 开火做饭 +4. 享用美食 -顺序节点就像一个强迫症患者: -- 必须先洗手,洗不干净就不继续 -- 洗手成功了,才能准备食材 -- 食材准备好了,才能开火 -- 任何一步失败,整个计划泡汤! +序列节点会严格按顺序执行,只有当前步骤成功了才会进行下一步。任何一步失败,整个序列就失败。 -**执行规则**: -``` -严格按顺序来: -✅ 子节点成功 → "很好,下一步!" → 继续执行 -❌ 子节点失败 → "完蛋了!" → 顺序节点失败 -⏳ 子节点运行中 → "慢慢来..." → 顺序节点等待 -``` +这种模式适合那些有明确步骤的任务,比如开门(检查是否有钥匙 → 走到门前 → 使用钥匙 → 推开门)。 -#### 2.3 行为节点 - "实干家" +#### 动作节点(Action) -**性格特点**:话不多说,撸起袖子就是干 - -这是真正干活的节点,比如: +这些是真正执行具体任务的节点: - "巡逻10秒钟" - "攻击敌人" - "播放死亡动画" -行为节点就像一个靠谱的员工,给它一个任务,它会: -- 立即开始执行(返回"运行中") -- 完成后汇报结果("成功"或"失败") -- 有些任务需要时间,会持续返回"运行中" +动作节点会立即开始执行任务,然后根据情况返回对应的状态。有些动作是瞬时的(比如播放音效),有些需要持续一段时间(比如移动到目标点)。 -#### 2.4 条件节点 - "侦察兵" +#### 条件节点(Condition) -**性格特点**:眼观六路,耳听八方,专门负责收集情报 - -条件节点就像哨兵,负责观察环境: +这些节点负责检查当前的环境状态: - "敌人在视野内吗?" - "血量低于30%吗?" - "身上有钥匙吗?" -它们动作很快,瞬间给出答案:要么"是"(成功),要么"不是"(失败),没有"也许"。 +条件节点通常执行很快,瞬间返回成功或失败,不会有"运行中"的状态。 -### 3. 一个完整的哥布林决策故事 +### 一个完整的例子 -让我们看看一只哥布林守卫的完整思考过程: +现在我们把这些节点组合起来,看看一个哥布林守卫的行为树: ``` -哥布林的行为树: -根节点(选择) -├── 战斗分支(顺序) +哥布林守卫行为树: +根节点(选择器) +├── 战斗分支(序列) │ ├── 条件:发现敌人? -│ ├── 行为:冲向敌人 -│ └── 行为:攻击 -├── 巡逻分支(顺序) +│ ├── 动作:冲向敌人 +│ └── 动作:攻击 +├── 巡逻分支(序列) │ ├── 条件:在巡逻路径上? -│ └── 行为:继续巡逻 +│ └── 动作:继续巡逻 └── 待机分支 - └── 行为:原地等待 + └── 动作:原地等待 ``` -**执行过程**: +执行过程是这样的: -1. **第一轮思考**: - - 选择节点:"让我看看该做什么..." - - 尝试战斗分支 → 检查"发现敌人?" → 没有敌人(失败) - - 尝试巡逻分支 → 检查"在巡逻路径上?" → 是的(成功)→ 开始巡逻(运行中) +1. **平时状态**: + - 根选择器首先尝试战斗分支 + - 检查"发现敌人?" → 没有敌人,条件失败 + - 尝试巡逻分支 → 检查"在巡逻路径上?" → 是的,开始巡逻 -2. **第二轮思考**(巡逻进行中): - - 选择节点:继续之前的决策 - - 巡逻分支:巡逻还在进行中... +2. **发现敌人时**: + - 根选择器重新开始评估 + - 战斗分支:检查"发现敌人?" → 有敌人!条件成功 + - 执行"冲向敌人" → 成功后执行"攻击" -3. **第三轮思考**(突然发现敌人): - - 选择节点:重新评估 - - 尝试战斗分支 → "发现敌人?" → 有敌人!(成功)→ 冲向敌人(运行中) +这就是行为树的核心思想:每一帧都从根节点重新开始评估,根据当前情况选择最合适的行为。 -这就是行为树的魅力:每一帧都在重新评估,动态调整策略,就像一个真正在思考的智能体! +### 执行机制 -### 4. 可视化流程图 - 让抽象变具体 - -看完了哥布林的故事,让我们用更直观的方式来理解行为树的执行过程。 - -#### 4.1 一颗简单的行为树结构 +行为树有个很重要的特点:它每一帧都会从根节点重新开始执行。 ![image](../image/maunal/flow.png) -这就是我们刚才讲的哥布林决策树的可视化版本。每个方块代表一个节点,箭头表示执行流向。 - -#### 4.2 执行流程的"心跳" - -行为树就像一颗跳动的心脏,每一帧(通常是1/60秒)都会从根节点开始"心跳"一次: +这张图展示了我们刚才说的哥布林行为树的结构。 ![image](../image/maunal/flow2.png) -**执行流程就像这样**: -1. **心跳开始** - 从根节点开始 -2. **向下探索** - 根据节点类型决定如何执行子节点 -3. **状态回传** - 叶子节点的结果层层向上传递 -4. **等待下次心跳** - 一帧结束,等待下一帧继续 +执行过程就像这样: +1. 从根节点开始 +2. 根据节点类型决定如何执行子节点 +3. 叶子节点返回结果,层层向上传递 +4. 一帧结束,下一帧重新开始 -这种"心跳式"的执行方式让AI能够: -- 🔄 **实时响应**:每帧都重新评估环境 -- 🎯 **优先级明确**:重要的行为总是先被考虑 -- 🔧 **易于调试**:可以清楚看到每一步的决策过程 -- 🚀 **性能友好**:只执行必要的节点,避免浪费 +这种每帧重新评估的机制有几个好处: +- 能够实时响应环境变化 +- 优先级明确,重要的行为总是先被考虑 +- 调试时可以清楚看到决策过程 +- 性能还不错,只执行必要的节点 -> **小贴士**:想象行为树就像一个永不疲倦的大脑,每一瞬间都在问自己:"现在最应该做什么?"然后立即行动! \ No newline at end of file +当然,这种机制也有一些需要注意的地方。比如如果你的行为树很复杂,每帧都完整执行一遍可能会有性能问题。不过对于大部分游戏AI来说,这都不是问题。 \ No newline at end of file