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概要

本文不是flutter界面開發(fā)入門文章，而是一篇深入介紹Flutter framework關(guān)于視圖樹的創(chuàng)建與管理機制、布局、渲染的原理、以及flutter布局與渲染相關(guān)性能優(yōu)化的設(shè)計思路的文章。同時介紹在使用flutter開發(fā)過程中，遇到的一些坑和相應(yīng)的解決方案。

Flutter框架簡介

 

 

 

1. 跨平臺應(yīng)用的框架，沒有使用WebView或者系統(tǒng)平臺自帶的控件，使用自身的高性能渲染引擎(Skia)自繪，
2. 界面開發(fā)語言使用dart，底層渲染引擎使用C, C++
3. 組合大于繼承，控件本身通常由許多小型、單用途的控件組成，結(jié)合起來產(chǎn)生強大的效果，類的層次結(jié)構(gòu)是扁平的，以最大化可能的組合數(shù)量

Rendering Pipeline

 

 

本文主要介紹build、layout、paint的三個階段

視圖樹

Widget&Element&RenderObject

 

 

flutter視圖樹包含了三種樹，上圖只是介紹了三顆樹的基礎(chǔ)class的對應(yīng)關(guān)系和功能介紹

創(chuàng)建樹

 

1. 創(chuàng)建widget樹
2. 調(diào)用runApp(rootWidget)，將rootWidget傳給rootElement,做為rootElement的子節(jié)點,生成Element樹，由Element樹生成Render樹

 

 

1. Widget:存放渲染內(nèi)容、視圖布局信息,widget的屬性最好都是immutable(如何更新數(shù)據(jù)呢？查看后續(xù)內(nèi)容)

 

1. Element:存放上下文，通過Element遍歷視圖樹，Element同時持有Widget和RenderObject
2. RenderObject:根據(jù)Widget的布局屬性進(jìn)行l(wèi)ayout，paint Widget傳人的內(nèi)容

更新樹

為什么widget都是immutable？

flutter界面開發(fā)是一種響應(yīng)式編程，主張simple is fast，flutter設(shè)計的初衷希望數(shù)據(jù)變更時發(fā)送通知到對應(yīng)的可變更節(jié)點（可能是一個StatefullWidget子節(jié)點,也可以是rootWidget）,由上到下重新create widget樹進(jìn)行刷新，這種思路比較簡單，不用關(guān)心數(shù)據(jù)變更會影響到哪些節(jié)點。

widget重新創(chuàng)建，element樹和renderObject樹是否也重新創(chuàng)建？

widget只是一個配置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建是非常輕量的，加上flutter團隊對widget的創(chuàng)建/銷毀做了優(yōu)化，不用擔(dān)心整個widget樹重新創(chuàng)建所帶來的性能問題，但是renderobject就不一樣了，renderobject涉及到layout、paint等復(fù)雜操作，是一個真正渲染的view，整個view 樹重新創(chuàng)建開銷就比較大，所以答案是否定的。

樹的更新規(guī)則

 

1. 找到widget對應(yīng)的element節(jié)點，設(shè)置element為dirty，觸發(fā)drawframe, drawframe會調(diào)用element的performRebuild()進(jìn)行樹重建
2. widget.build() == null, deactive element.child,刪除子樹，流程結(jié)束
3. element.child.widget == NULL, mount 的新子樹，流程結(jié)束
4. element.child.widget == widget.build() 無需重建，否則進(jìn)入流程5
5. Widget.canUpdate(element.child.widget, newWidget) == true，更新child的slot，element.child.update(newWidget)(如果child還有子節(jié)點，則遞歸上面的流程進(jìn)行子樹更新),流程結(jié)束，否則轉(zhuǎn)6
6. Widget.canUpdate(element.child.widget, newWidget) ！= true（widget的classtype 或者 key 不相等），deactivew element.child，mount 新子樹

注意事項：

 

1. element.child.widget == widget.build(),不會觸發(fā)子樹的update，當(dāng)觸發(fā)update的時候，如果沒有生效，要注意widget是否使用舊widget，沒有new widget，導(dǎo)致update流程走到該widget就停止了
2. 子樹的深度變化，會引起子樹重建，如果子樹是一個復(fù)雜度很高的樹，可以使用GlobalKey做為子樹widget的key。GlobalKey具有緩存功能

如何觸發(fā)樹更新

 

1. 全局更新：調(diào)用runApp(rootWidget)，一般flutter啟動時調(diào)用后不再會調(diào)用
2. 局部子樹更新, 將該子樹做StatefullWidget的一個子widget，并創(chuàng)建對應(yīng)的State類實例，通過調(diào)用state.setState() 觸發(fā)該子樹的刷新

Widget

StatefullWidget vs StatelessWidget

 

1. StatelessWidget:無中間狀態(tài)變化的widget，需要更新展示內(nèi)容就得通過重新new，flutter推薦盡量使用StatelessWidget
2. StatefullWidget:存在中間狀態(tài)變化，那么問題來了，widget不是都immutable的，狀態(tài)變化存儲在哪里？flutter 引入state的類用于存放中間態(tài)，通過調(diào)用state.setState()進(jìn)行此節(jié)點及以下的整個子樹更新

State 生命周期

 

1. initState(): state create之后被insert到tree時調(diào)用的
2. didUpdateWidget(newWidget):祖先節(jié)點rebuild widget時調(diào)用
3. deactivate():widget被remove的時候調(diào)用，一個widget從tree中remove掉，可以在dispose接口被調(diào)用前，重新instert到一個新tree中
4. didChangeDependencies():

• 初始化時，在initState()之后立刻調(diào)用
• 當(dāng)依賴的InheritedWidget rebuild,會觸發(fā)此接口被調(diào)用

 

1. build():

• After calling [initState].
• After calling [didUpdateWidget].
• After receiving a call to [setState].
• After a dependency of this [State] object changes (e.g., an[InheritedWidget] referenced by the previous [build] changes).
• After calling [deactivate] and then reinserting the [State] object into the tree at another location.

 

1. dispose():Widget徹底銷毀時調(diào)用
2. reassemble(): hot reload調(diào)用

注意事項：

 

1. A頁面push一個新的頁面B,A頁面的widget樹中的所有state會依次調(diào)用deactivate(), didUpdateWidget(newWidget)、build()（這里懷疑是bug，A頁面push一個新頁面，理論上并沒有將A頁面進(jìn)行remove操作），當(dāng)然從功能上，沒有看出來有什么異常
2. 當(dāng)ListView中的item滾動出可顯示區(qū)域的時候，item會被從樹中remove掉，此item子樹中所有的state都會被dispose，state記錄的數(shù)據(jù)都會銷毀，item滾動回可顯示區(qū)域時，會重新創(chuàng)建全新的state、element、renderobject
3. 使用hot reload功能時，要特別注意state實例是沒有重新創(chuàng)建的，如果該state中存在一下復(fù)雜的資源更新需要重新加載才能生效，那么需要在reassemble()添加處理，不然當(dāng)你使用hot reload時候可能會出現(xiàn)一些意想不到的結(jié)果，例如，要將顯示本地文件的內(nèi)容到屏幕上，當(dāng)你開發(fā)過程中，替換了文件中的內(nèi)容，但是hot reload沒有觸發(fā)重新讀取文件內(nèi)容，頁面顯示還是原來的舊內(nèi)容

數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)

從上往下

數(shù)據(jù)從根往下傳數(shù)據(jù)，常規(guī)做法是一層層往下，當(dāng)深度變大，數(shù)據(jù)的傳輸變的困難，flutter提供InheritedWidget用于子節(jié)點向祖先節(jié)點獲取數(shù)據(jù)的機制，如下例子：

class FrogColor extends InheritedWidget {
   const FrogColor({
     Key key,
     @required this.color,
     @required Widget child,
   }) : assert(color != null),
        assert(child != null),
        super(key: key, child: child);

   final Color color;

   static FrogColor of(BuildContext context) {
     return context.inheritFromWidgetOfExactType(FrogColor);
   }

   @override
   bool updateShouldNotify(FrogColor old) => color != old.color;
}

child及其以下的節(jié)點可以通過調(diào)用下面的接口讀取color數(shù)據(jù)
FrogColor.of(context).color

說明：BuildContext 就是Element的一個接口類

 

 

context.inheritFromWidgetOfExactType(FrogColor)其實是通過context/element往上遍歷樹，查找到第一個FrogColor的祖先節(jié)點，取該節(jié)點的widget對象

從下往上

子節(jié)點狀態(tài)變更，向上上報通過發(fā)送通知的方式

 

• 定義通知類，繼承至Notification
• 父節(jié)點使用NotificationListener 進(jìn)行監(jiān)聽捕獲通知
• 子節(jié)點有數(shù)據(jù)變更調(diào)用下面接口進(jìn)行數(shù)據(jù)上報
  Notification(data).dispatch(context)

閑魚flutter的界面框架設(shè)計

 

 

Layout

Size 計算

 

 

parent傳入約束條件，在dramframe的layout階段，child根據(jù)自身的渲染內(nèi)容返回size

問題：在build()階段獲取不到size，很多時候需要提前知道部分widget size來進(jìn)行布局，解決方案當(dāng)widget 在對應(yīng)renderobject的layout階段之后，發(fā)送一個LayoutChangeNotification,參考SizeChangedLayoutNotifier class，但是SizeChangedLayoutNotifier沒有上報init layout size，可以自己參考這個實現(xiàn)封裝一個Notifier

Offset 計算

 

1. renderObject拿到計算好的size，再加上一些布局屬性（align、paddig）等，計算child相對parent的offset
2. offset存放在每個child renderObject的BoxParentData中
3. 當(dāng)parent擁有mutil children時，BoxParentData還用來存children兄弟節(jié)點之間的遍歷順序

Relayout boundary

renderObject在layout階段做了Relayout boundary的優(yōu)化，當(dāng)子樹進(jìn)行relayout時，滿足下面三種中的一種

 

• parentUsesSize == false
• sizedByParent == true
• constraints.isTight

那么該renderObject設(shè)置為Relayout boundary，也就是該renderObject的重新layout不觸發(fā)parent的layout，一般情況下開發(fā)人員不需要關(guān)心Relayout boundary，除非是使用CustomMultiChildLayout

Paint

Layer

iOS的每一個UIView都有一個layer，flutter的render object不一定存在layer，一般情況下一個renderObject子樹都渲染在一個layer上，那么什么renderObject具有l(wèi)ayer，子renderObject怎么渲染到這個layer？

 

1. 當(dāng)一個renderObject的 alwaysNeedsCompositing == true 或者isRepaintBoundary == true，renderOject會有對應(yīng)的compositing layer
2. 子renderObject會對目標(biāo)layer返回對應(yīng)的offsetLayer, 目標(biāo)compositing layer再根據(jù)offset合成一個渲染的紋理buffer

 

Repaint Boundary

類似Relayout boundary,Paint階段也有Repaint Boundary，目的和layout一樣，就是對應(yīng)子樹的paint不會導(dǎo)致外部的repaint，但是Relayout boundary需要開發(fā)人員自己設(shè)置，使用RepaintBoundary widget進(jìn)行設(shè)置，ListView在渲染的item默認(rèn)都是使用了RepaintBoundary，顯而易見ListView的children之間都是相互獨立的。
Flutter建議復(fù)雜的image渲染使用RepaintBoundary，image的渲染需要io操作，然后解碼，最后渲染，使用RepaintBoundary可以進(jìn)行g(shù)pu的緩存，但是不一定就會緩存，engine會判斷這個image是否足夠復(fù)雜，畢竟gpu緩存還是非常珍貴的，同時RepaintBoundary還會對一些反復(fù)渲染的layer進(jìn)行緩存處理（反復(fù)渲染3次及以上，這個是flutter的視頻中提到的）

結(jié)語

Flutter還處于Beta階段，有些界面編程的接口設(shè)計還不夠成熟，相比iOS和安卓生態(tài)還很不成熟，需要我們共同的創(chuàng)建，F(xiàn)lutter提供的調(diào)試工具相比一開始接觸的時候，已經(jīng)完善很多，讓我們給Flutter更多的耐心和包容，期待Flutter越來越完善。