6-20. 15조 FSM(유한 상태 머신)

1. FSM(유한 상태 머신)

유한 상태 머신(Finite State Machine, FSM)은 컴퓨터 과학에서 널리 사용되는 설계 패턴으로, 시스템의 상태와 그 상태 간의 전환(Transition)을 정의하는 데 사용된다. FSM은 복잡한 로직을 단순화하고, 코드의 가독성을 높이며 유지 보수를 용이하게 만든다.

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1. FSM의 기본 개념

FSM은 이름 그대로 "유한한 상태(Finite States)"로 구성된다. 시스템은 특정 시점에 하나의 상태에만 존재하며, 특정 조건이 충족되었을 때만 다른 상태로 전환된다.

1. 상태(State)

• 시스템이 존재할 수 있는 "단계"를 의미.
• 예: 게임 캐릭터의 "Idle(대기)", "Run(달리기)", "Jump(점프)" 상태.

2. 이벤트(Event)

• 상태 간 전환을 트리거하는 조건이나 입력.
• 예: 플레이어가 점프 버튼을 누르는 것.

3. 전환(Transition)

• 한 상태에서 다른 상태로 전환되는 과정을 정의.
• 예: "Idle" 상태에서 점프 버튼 입력이 발생하면 "Jump" 상태로 전환.

4. 초기 상태(Initial State)

• FSM이 시작될 때 기본적으로 진입하는 상태.

5. 종료 상태(Final State)

• FSM이 종료되었음을 나타내는 상태(선택 사항).

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2. FSM의 장점

• 가독성 향상
  : 시스템의 상태와 상태 간 전환을 명확하게 정의하여 코드의 흐름을 쉽게 이해할 수 있다.

• 유지 보수 용이
  : 새로운 상태를 추가하거나 기존 상태를 수정할 때 다른 상태와의 연관성을 쉽게 파악할 수 있다.

• 에러 감소
  : 상태와 전환을 명시적으로 정의하므로, 예기치 않은 동작을 최소화할 수 있다.

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3. FSM의 예시

간단한 게임 캐릭터의 상태 머신

• Idle: 캐릭터가 아무 행동도 하지 않을 때.
• Run: 캐릭터가 이동할 때.
• Jump: 캐릭터가 점프할 때.

각 상태 간 전환 조건

• Idle ⇨ Run: 방향키 입력.
• Run ⇨ Idle: 방향키 입력 중지.
• Idle ⇨ Jump: 점프 버튼 입력.
• Run ⇨ Jump: 점프 버튼 입력.
• Jump ⇨ Idle: 점프가 끝난 후.

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4. FSM 구현 예제

⇨ 캐릭터의 상태를 관리하는 FSM의 기본 구조

1. 상태 인터페이스 정의

public interface IState
{
    void Enter(); // 상태에 진입할 때 호출
    void Execute(); // 상태가 활성화되어 있는 동안 호출
    void Exit(); // 상태를 떠날 때 호출
}

2. 상태 클래스 작성

public class IdleState : IState
{
    public void Enter()
    {
        Debug.Log("Entering Idle State");
    }

    public void Execute()
    {
        Debug.Log("Executing Idle State");
        // 방향키 입력 시 Run 상태로 전환
    }

    public void Exit()
    {
        Debug.Log("Exiting Idle State");
    }
}

public class RunState : IState
{
    public void Enter()
    {
        Debug.Log("Entering Run State");
    }

    public void Execute()
    {
        Debug.Log("Executing Run State");
        // 입력 중지 시 Idle 상태로 전환
    }

    public void Exit()
    {
        Debug.Log("Exiting Run State");
    }
}

3. FSM 관리 클래스 작성

public class StateMachine
{
    private IState currentState;

    public void ChangeState(IState newState)
    {
        currentState?.Exit(); // 현재 상태 종료
        currentState = newState; // 새 상태로 전환
        currentState.Enter(); // 새 상태 진입
    }

    public void Update()
    {
        currentState?.Execute(); // 현재 상태 실행
    }
}

4. 상태 전환 로직 연결

public class PlayerController : MonoBehaviour
{
    private StateMachine stateMachine;
    private IdleState idleState;
    private RunState runState;

    void Start()
    {
        stateMachine = new StateMachine();
        idleState = new IdleState();
        runState = new RunState();

        stateMachine.ChangeState(idleState); // 초기 상태 설정
    }

    void Update()
    {
        stateMachine.Update();

        // 입력에 따라 상태 전환
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.W))
        {
            stateMachine.ChangeState(runState);
        }
        else if (Input.GetKeyUp(KeyCode.W))
        {
            stateMachine.ChangeState(idleState);
        }
    }
}

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	추 후 monster에 적용시켜야 할 듯