# 硬核游戏开发 - 使用BehaviorTree实现游戏AI决策的开发详解 ## 一个让我头疼三个月的BOSS 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。 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: 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 看起来逻辑很清楚,我就写了一大堆判断: ```javascript function updateBoss() { if (boss.hp < 0.1 * boss.maxHp) { if (canEscape()) { escape(); } else if (canDefend()) { defend(); } else { attack(); } } else if (boss.hp < 0.3 * boss.maxHp) { if (playerInRange()) { berserkerAttack(); } else { moveToPlayer(); } } else if (playerDetected()) { if (playerDistance() < 5) { meleeAttack(); } else { rangedAttack(); } } else { patrol(); } } ``` 结果呢?完全是个灾难。 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。 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。 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。" 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(选择器) ├── 逃跑分支(血量 < 10%) │ ├── 寻找掩体 │ └── 快速移动 ├── 防御分支(受到重击) │ ├── 播放防御动画 │ └── 恢复少量血量 ├── 血怒分支(血量 < 30%) │ ├── 进入狂暴状态 │ └── 疯狂攻击 ├── 战斗分支(发现玩家) │ ├── 距离判断 │ ├── 近战攻击 OR 远程攻击 │ └── 追击玩家 └── 巡逻分支(默认行为) ├── 沿路径移动 └── 警戒四周 ``` 效果立竿见影! 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。 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。 --- 这就是我第一次接触行为树的经历。 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。 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。 ## 什么是行为树 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。 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。 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。 ## 行为树是怎么工作的 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。 ### 节点的三种状态 行为树中的每个节点在执行时只会返回三种状态之一: * **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 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。 ### 几种常用的节点类型 #### 选择器节点(Selector) 这个节点的逻辑是"依次尝试,直到成功为止"。 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 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。 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。 #### 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. 准备食材 3. 开火做饭 4. 享用美食 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。 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)。 #### 动作节点(Action) 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" 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)。 #### 条件节点(Condition) 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?" 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。 ### 一个完整的例子 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: ``` 哥布林守卫行为树: 根节点(选择器) ├── 战斗分支(序列) │ ├── 条件:发现敌人? │ ├── 动作:冲向敌人 │ └── 动作:攻击 ├── 巡逻分支(序列) │ ├── 条件:在巡逻路径上? │ └── 动作:继续巡逻 └── 待机分支 └── 动作:原地等待 ``` 执行过程是这样的: 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. **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" 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。 ### 执行机制 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 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。