State Machine

State Machine (상태 기계) 시스템 설명

1. State Machine이란?

State Machine(상태 기계)은 객체의 상태를 체계적으로 관리하는 디자인 패턴입니다. 객체가 가질 수 있는 여러 상태들을 정의하고, 상태 간의 전환을 관리하는 시스템입니다.

핵심 개념: 상태(State), 전환(Transition), 이벤트(Event)

2. State Machine의 주요 구성 요소

2.1 상태(State)

• 객체가 가질 수 있는 특정 조건이나 모드
• 각 상태는 고유한 동작과 속성을 가짐
• 예: 대기 상태, 이동 상태, 점프 상태 등

2.2 전환(Transition)

• 한 상태에서 다른 상태로 이동하는 조건
• 이벤트나 조건에 의해 발생
• 예: 점프 버튼 입력 → 대기 상태에서 점프 상태로 전환

2.3 이벤트(Event)

• 상태 전환을 유발하는 외부 요인
• 사용자 입력, 시간 경과, 물리적 충돌 등

3. Unity에서의 State Machine 구현

3.1 기본 구조

public abstract class State<T> { // 상태 진입 시 호출 public virtual void Enter() { } // 상태 업데이트 시 호출 public virtual void Update() { } // 상태 종료 시 호출 public virtual void Exit() { } // 상태 전환 조건 검사 public virtual bool CanTransitionTo(State<T> nextState) { return true; } } public class StateMachine<T> { private State<T> currentState; private T owner; public StateMachine(T owner) { this.owner = owner; } public void ChangeState(State<T> newState) { if (currentState != null && !currentState.CanTransitionTo(newState)) return; currentState?.Exit(); currentState = newState; currentState?.Enter(); } public void Update() { currentState?.Update(); } }

3.2 플레이어 상태 구현 예시

public class Player : MonoBehaviour { private StateMachine<Player> stateMachine; private CharacterController controller; private Vector3 velocity; private Animator animator; private void Start() { controller = GetComponent<CharacterController>(); animator = GetComponent<Animator>(); stateMachine = new StateMachine<Player>(this); stateMachine.ChangeState(new IdleState()); } private void Update() { stateMachine.Update(); } } public class IdleState : State<Player> { public override void Enter() { Debug.Log("Idle 상태 진입"); Owner.animator.SetBool("IsMoving", false); } public override void Update() { // 이동 입력이 있으면 Walk 상태로 전환 if (Input.GetAxis("Horizontal") != 0 || Input.GetAxis("Vertical") != 0) { Owner.ChangeState(new WalkState()); } } public override void Exit() { Debug.Log("Idle 상태 종료"); } } public class WalkState : State<Player> { private float moveSpeed = 5f; public override void Enter() { Debug.Log("Walk 상태 진입"); Owner.animator.SetBool("IsMoving", true); } public override void Update() { Vector3 moveInput = new Vector3( Input.GetAxis("Horizontal"), 0, Input.GetAxis("Vertical") ); if (moveInput.magnitude == 0) { Owner.ChangeState(new IdleState()); return; } // 이동 처리 Owner.controller.Move(moveInput * moveSpeed * Time.deltaTime); // 애니메이션 파라미터 업데이트 Owner.animator.SetFloat("MoveSpeed", moveInput.magnitude); } public override void Exit() { Debug.Log("Walk 상태 종료"); } }

4. 애니메이션 상태 관리

4.1 애니메이션 파라미터

• Bool 파라미터: 상태 전환을 위한 플래그 (예: IsMoving, IsJumping)
• Float 파라미터: 연속적인 값 표현 (예: MoveSpeed, BlendTree)
• Trigger 파라미터: 일회성 이벤트 (예: Attack, Hit)

4.2 애니메이션 블렌딩

public class AnimationBlendState : State<Player> { private float blendTime = 0.3f; private float currentBlend = 0f; public override void Enter() { currentBlend = 0f; Owner.animator.SetFloat("BlendValue", 0f); } public override void Update() { currentBlend = Mathf.MoveTowards(currentBlend, 1f, Time.deltaTime / blendTime); Owner.animator.SetFloat("BlendValue", currentBlend); if (currentBlend >= 1f) { Owner.ChangeState(new NextState()); } } }

애니메이션 상태 전환 예시:

Idle → Walk → Run → Jump → Fall

5. State Machine의 장점

• 코드 구조화: 복잡한 로직을 상태별로 분리하여 관리
• 유지보수성: 상태별 독립적인 수정 가능
• 확장성: 새로운 상태 추가가 용이
• 디버깅 용이: 상태 전환 추적이 쉬움

6. 게임 개발에서의 활용

6.1 캐릭터 AI

• 적 캐릭터의 행동 패턴 관리
• 전투 상태 관리 (공격, 방어, 회피 등)

6.2 플레이어 컨트롤

• 이동, 점프, 공격 등의 상태 관리
• 애니메이션 상태 관리

6.3 UI 시스템

• 메뉴 상태 관리
• 팝업 시스템

7. 주의사항

• 상태 전환 조건을 명확히 정의
• 상태 간의 의존성을 최소화
• 상태 스택 관리에 주의 (중첩된 상태)
• 메모리 관리 (상태 객체 생성/소멸)

8. 결론

State Machine은 게임 개발에서 매우 유용한 디자인 패턴입니다. 복잡한 객체의 상태를 체계적으로 관리하고, 코드의 가독성과 유지보수성을 높여줍니다. 특히 Unity와 같은 게임 엔진에서는 캐릭터 AI, 플레이어 컨트롤, UI 시스템 등 다양한 분야에서 효과적으로 활용될 수 있습니다.