2024.07.01 TIL - 유한 상태 기계(Finite State Machine, FSM), 유한 상태 머신

FSM의 개념

• FSM은 유한한 갯수의 상태들로 구성된 기계 및 패턴을 말한다.
• 상태와 상태 간의 전환을 기반으로 동작하는 동작 기반 시스템이다.

FSM의 구성 요소

• 상태 (State): 시스템이 취할 수 있는 다양한 상태를 나타낸다.
• 전환 조건 (Transition Condition): 상태 간 전환을 결정하는 조건이다.
• 동작 (Action): 상태에 따라 수행되는 동작 또는 로직을 나타낸다.

FSM의 동작 원리

• 초기 상태에서 시작하여 입력 또는 조건에 따라 상태 전환을 수행한다.
• 상태 전환은 전환 조건을 충족할 때 발생하며, 전환 조건은 입력, 시간, 조건 등으로 결정된다.
• 상태 전환 시 이전 상태의 종료 동작과 새로운 상태의 진입 동작이 수행된다.

FSM의 예시: 플레이어 상태 관리

• 상태: 정지 상태, 이동 상태, 점프 상태
• 전환 조건: 이동 입력, 점프 입력, 충돌 등의 조건
• 동작: 이동 애니메이션 재생, 점프 처리, 이동 속도 조정 등

Switch-Case 문을 활용한 FSM의 단점

• 상태 기계를 구현하는 가장 간단한 방법은 `case switch` 문이다.
• 상태가 많아지고 조건이 복잡해 진다면 코드가 지나치게 길어진다. (ex. 어떤 행동 때 특정 키의 입력을 막는 조건이 들어갈 때 등)
• 유지보수에 어려움을 겪을 수 있다.
• 상태가 추가될 때마다 새로운 분기를 작성해야 되고, 중복된 코드가 많아진다.

State Pattern(상태패턴)을 활용한 FSM의 장점

• 기본적으로 객체지향의 다형성을 활용한다.
• 상태를 명확하게 정의하고 상태 간 전환을 일관되게 관리할 수 있다.
• 복잡한 동작을 상태와 전환 조건으로 나누어 구현하므로 코드 유지 보수가 용이하다.
• 다양한 동작을 유기적으로 조합하여 원하는 동작을 구현할 수 있다.