Unity - FSM(Finite State Machine)을 사용해서 몬스터 AI를 만들어보자

FSM이란?

FSM은 프로그램에서 객체의 행동을 여러 상태(State)로 나누고 현재 상태에 따라 객체의 행동을 다르게 설정하는 설계 패턴이다. 

예시 : Idle → 플레이어 발견 → Chase → 공격 범위 안 → Attack

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FSM 핵심 구성 요소

1. 상태(State) - 객체의 행동 단위,  각 상태는 독립적인 로직을 가짐

2. 전이(Transition) - 특정 조건이 만족되면 상태 변경 발생

3. 상태 머신(StateMachine) - 현재 상태 추적 및 전이 관리

4. State Owner(상태 주체) - FSM을 실행하는 객체

사장(State Owner) vs 직원(State)  vs 회사(StateMachine)

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01 사장(State Owner)  

FSM을 사용하는 주체 ex) 적 AI

상태를 바꾸고 싶으면 자신의 FSM인스턴스에 요청

public class EnemyController<T> : MonoBehaviour, IStateMachineOwner<T>
{
     protected StateMachine<T> _fsm = new StateMachine<T>();

    void Start()
    {

        ChangeState(new IdleState());
    }

    void Update()
    {
        _fsm.Update(this as T);
    }

    public void ChangeState(IState<T> _currentState)
    {
        _fsm.ChangeState(_currentState, this as T);
    }
}

IStateMachineOwner<T>이 왜 필요할까?

상태 내부에서 아래처럼 상태 전이를 하고 싶을 때 문제가 발생한다.

public class ChaseState : IState<T> // T = EnemyController
{
    public void Update(T owner)
    {
        owner.ChangeState(new AttackState()); // 오류 발생 가능
    }
}

여기서 T는 제네릭이기 때문에 ChangeState가 존재한다는 걸 보장할 수 없다. 그래서 컴파일 에러가 발생할 수 있다.

 

그래서 IStateMachineOwner가 필요하다. 이렇게 하면 타입안전성이 보장된다.

 

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02 직원(State)

실제 업무를 수행하는 객체이다. 보통 Enter, Update, Exit 메서드를 가진다.

public interface IState<T>
{
    void Enter(T obj);
    void Update(T obj);
    void Exit(T obj);
}

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03 회사(StateMachine)

현재 어떤 직원(State)이 일하고 있는지 관리한다. Update가 매 프레임 호출되며 현재 상태의 Update를 대신 호출한다. 상태가 바뀌면 Exit() → Enter순서대로 호출된다.

public class StateMachine<T>
{
    private IState<T> _cuurentState;

    // state바뀔때 기존꺼 나가고 새로운거 enter
    public void ChangeState(IState<T> newState, T obj)
    {
        _cuurentState?.Exit(obj);
        _cuurentState = newState;
        _cuurentState?.Enter(obj);
    }

    public void Update(T obj)
    {
        _cuurentState?.Update(obj);
    }
}

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구조 시각화

EnemyController (사장)
  └── StateMachine<EnemyController> (회사)
         ├── IdleState : IState<EnemyController> (직원)
         ├── ChaseState : IState<EnemyController>
         └── AttackState : IState<EnemyController>