Flutter如何構建、布局及繪制三部曲

這篇文章給大家分享的是有關Flutter如何構建、布局及繪制三部曲的內容。小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，一起跟隨小編過來看看吧。

前言

學習Fullter也有些時間了，寫過不少demo，對一些常用的widget使用也比較熟練，但是總覺得對Flutter的框架沒有一個大致的了解，碰到有些細節的地方又沒有文檔可以查詢，例如在寫UI時總不知道為什么container添加了child就變小了；widget中key的作用，雖然官方有解釋但是憑空來講的話有點難理解。所以覺得深入一點的了解Flutter框架還是很有必要的。

構建

初次構建

flutter的入口main方法直接調用了runApp(Widget app)方法,app參數就是我們的根視圖的Widget，我們直接跟進runApp方法

void runApp(Widget app) {
 WidgetsFlutterBinding.ensureInitialized()//此方法是對flutter的框架做一些必要的初始化
 ..attachRootWidget(app)
 ..scheduleWarmUpFrame();
}

runApp方法先調用了WidgetsFlutterBinding.ensureInitialized()方法,這個方法是做一些必要的初始化

class WidgetsFlutterBinding extends BindingBase with GestureBinding, ServicesBinding, SchedulerBinding, PaintingBinding, SemanticsBinding, RendererBinding, WidgetsBinding {
	 static WidgetsBinding ensureInitialized() {
	 if (WidgetsBinding.instance == null)
	 WidgetsFlutterBinding();
	 return WidgetsBinding.instance;
	 }
}

WidgetsFlutterBinding混入了不少的其他的Binding

• BindingBase 那些單一服務的混入類的基類

• GestureBinding framework手勢子系統的綁定，處理用戶輸入事件

• ServicesBinding 接受平臺的消息將他們轉換成二進制消息，用于平臺與flutter的通信

• SchedulerBinding 調度系統，用于調用Transient callbacks（Window.onBeginFrame的回調）、Persistent callbacks（Window.onDrawFrame的回調）、Post-frame callbacks（在Frame結束時只會被調用一次，調用后會被系統移除，在Persistent callbacks后Window.onDrawFrame回調返回之前執行）

• PaintingBinding 繪制庫的綁定，主要處理圖片緩存

• SemanticsBinding 語義化層與Flutter engine的橋梁，主要是輔助功能的底層支持

• RendererBinding 渲染樹與Flutter engine的橋梁

• WidgetsBinding Widget層與Flutter engine的橋梁

以上是這些Binding的主要作用，在此不做過多贅述，WidgetsFlutterBinding.ensureInitialized()返回的是WidgetsBinding對象，然后馬上調用了WidgetsBinding的attachRootWidget(app)方法，將我們的根視圖的Widget對象穿進去，我們繼續看attachRootWidget方法

void attachRootWidget(Widget rootWidget) {
 _renderViewElement = RenderObjectToWidgetAdapter<RenderBox>(
 container: renderView,
 debugShortDescription: '[root]',
 child: rootWidget
 ).attachToRenderTree(buildOwner, renderViewElement);
}

創建了一個RenderObjectToWidgetAdapter，讓后直接調用它的attachToRenderTree方法，BuildOwner是Widget framework的管理類

RenderObjectToWidgetElement<T> attachToRenderTree(BuildOwner owner, [RenderObjectToWidgetElement<T> element]) {
 if (element == null) {
 owner.lockState(() {
 element = createElement();
 assert(element != null);
 element.assignOwner(owner);
 });
 owner.buildScope(element, () {
 element.mount(null, null);
 });
 } else {
 element._newWidget = this;
 element.markNeedsBuild();
 }
 return element;
}

element為空，owner先鎖定狀態，然后調用了RenderObjectToWidgetAdapter的createElement()返回了RenderObjectToWidgetElement對象，讓后將owner賦值給element（assignOwner方法），讓后就是owner調用buildScope方法

void buildScope(Element context, [VoidCallback callback]) {
 if (callback == null && _dirtyElements.isEmpty)
 return;
 Timeline.startSync('Build', arguments: timelineWhitelistArguments);
 try {
 _scheduledFlushDirtyElements = true;
 if (callback != null) {
 _dirtyElementsNeedsResorting = false;
 try {
 callback();
 } finally {}
 }
 ...
 }

省略了部分以及后續代碼，可以看到buildScope方法首先就調用了callback（就是element.mount(null, null)方法），回到RenderObjectToWidgetElement的mount方法

@override
void mount(Element parent, dynamic newSlot) {
 assert(parent == null);
 super.mount(parent, newSlot);
 _rebuild();
}

首先super.mount(parent, newSlot)調用了RootRenderObjectElement的mount方法（只是判定parent和newSlot都為null），讓后又繼續向上調用了RenderObjectElement中的mount方法

@override
void mount(Element parent, dynamic newSlot) {
 super.mount(parent, newSlot);
 _renderObject = widget.createRenderObject(this);
 attachRenderObject(newSlot);
 _dirty = false;
}

RenderObjectElement中的mount方法又調用了Element的mount方法

@mustCallSuper
void mount(Element parent, dynamic newSlot) {
 _parent = parent;
 _slot = newSlot;
 _depth = _parent != null ? _parent.depth + 1 : 1;
 _active = true;
 if (parent != null) // Only assign ownership if the parent is non-null
 _owner = parent.owner;
 if (widget.key is GlobalKey) {
 final GlobalKey key = widget.key;
 key._register(this);
 }
 _updateInheritance();
}

Element的mount方法其實就是進行了一些賦值，以確認當前Element在整個樹種的位置，讓后回到RenderObjectElement中的mount方法，調用了widget.createRenderObject(this)方法，widget是RenderObjectToWidgetAdapter的實例，它返回的是RenderObjectWithChildMixin對象，讓后調用attachRenderObject方法

@override
void attachRenderObject(dynamic newSlot) {
 assert(_ancestorRenderObjectElement == null);
 _slot = newSlot;
 _ancestorRenderObjectElement = _findAncestorRenderObjectElement();//獲取此RenderObjectElement最近的RenderObjectElement對象
 _ancestorRenderObjectElement?.insertChildRenderObject(renderObject, newSlot);//將renderObject插入RenderObjectElement中
 final ParentDataElement<RenderObjectWidget> parentDataElement = _findAncestorParentDataElement();
 if (parentDataElement != null)
 _updateParentData(parentDataElement.widget);
}

///RenderObjectToWidgetElement中的insertChildRenderObject方法，簡單將子RenderObject賦值給父RenderObject的child字段
@override
void insertChildRenderObject(RenderObject child, dynamic slot) {
 assert(slot == _rootChildSlot);
 assert(renderObject.debugValidateChild(child));
 renderObject.child = child;
}

Element的mount方法確定當前Element在整個樹種的位置并插入，RenderObjectElement中的mount方法來創建RenderObject對象并將其插入到渲染樹中，讓后再回到RenderObjectToWidgetElement方法，mount之后調用_rebuild()方法， _rebuild()方法中主要是調用了Element的updateChild方法

@protected
Element updateChild(Element child, Widget newWidget, dynamic newSlot) {
 if (newWidget == null) {//當子Widget沒有的時候，直接將child deactivate掉
 if (child != null)
 deactivateChild(child);
 return null;
 }
 if (child != null) {//有子Element的時候
 if (child.widget == newWidget) {//Widget沒有改變
 if (child.slot != newSlot)//再判斷slot有沒有改變，沒有則不更新slot
 updateSlotForChild(child, newSlot);//更新child的slot
 return child;//返回child
 }
 if (Widget.canUpdate(child.widget, newWidget)) {//Widget沒有改變，再判斷Widget能否update，如果能還是重復上面的步驟
 if (child.slot != newSlot)
 updateSlotForChild(child, newSlot);
 child.update(newWidget);
 return child;
 }
 deactivateChild(child);//如果不能更新的話，直接將child deactivate掉，然后在inflateWidget(newWidget, newSlot)創建新的Element
 }
 return inflateWidget(newWidget, newSlot);//根據Widget對象以及slot創建新的Element
}

由于我們是第一次構建，child是null，所以就直接走到inflateWidget方法創建新的Element對象，跟進inflateWidget方法

@protected
Element inflatinflateWidgeteWidget(Widget newWidget, dynamic newSlot) {
 final Key key = newWidget.key;
 if (key is GlobalKey) {//newWidget的key是GlobalKey
 final Element newChild = _retakeInactiveElement(key, newWidget);//復用Inactive狀態的Element
 if (newChild != null) {
 newChild._activateWithParent(this, newSlot);//activate 此Element（將newChild出入到Element樹）
 final Element updatedChild = updateChild(newChild, newWidget, newSlot);//直接將newChild更新
 return updatedChild;//返回更新后的Element
 }
 }
 final Element newChild = newWidget.createElement();//調用createElement()進行創建
 newChild.mount(this, newSlot);//繼續調用newChild Element的mount方法（如此就行一直遞歸下去，當遞歸完成，整個構建過程也就結束了）
 return newChild;//返回子Element
}

inflateWidget中其實就是通過Widget得到Element對象，讓后繼續調用子Element的mount的方將進行遞歸。

不同的Element，mount的實現會有所不同，我們看一下比較常用的StatelessElement、StatefulElement，他們的mount方法實現在ComponentElement中

@override
void mount(Element parent, dynamic newSlot) {
 super.mount(parent, newSlot);
 _firstBuild();
}

void _firstBuild() {
 rebuild();//調用了Element的rebuild()方法
}

//Element的rebuild方法，通常被三處地方調用
//1.當BuildOwner.scheduleBuildFor被調用標記此Element為dirty時
//2.當Element第一次構建由mount方法去調用
//3.當Widget改變時，被update方法調用
void rebuild() {
 if (!_active || !_dirty)
 return;
 performRebuild();//調用performRebuild方法（抽象方法）
}

//ComponentElement的performRebuild實現
@override
void performRebuild() {
 Widget built;
 try {
 built = build();//構建Widget（StatelessElement直接調用build方法，StatefulElement直接調用state.build方法）
 } catch (e, stack) {
 built = ErrorWidget.builder(_debugReportException('building $this', e, stack));//有錯誤的化就創建一個ErrorWidget
 } finally {
 _dirty = false;
 }
 try {
 _child = updateChild(_child, built, slot);//讓后還是根據Wdiget來更新子Element
 } catch (e, stack) {
 built = ErrorWidget.builder(_debugReportException('building $this', e, stack));
 _child = updateChild(null, built, slot);
 }
}

再看一看MultiChildRenderObjectElement的mount方法

@override
void mount(Element parent, dynamic newSlot) {
 super.mount(parent, newSlot);
 _children = List<Element>(widget.children.length);
 Element previousChild;
 for (int i = 0; i < _children.length; i += 1) {
 final Element newChild = inflateWidget(widget.children[i], previousChild);//遍歷children直接inflate根據Widget創建新的Element
 _children[i] = newChild;
 previousChild = newChild;
 }
}

可以看到不同的Element構建方式會有些不同，Element（第一層Element）的mount方法主要是確定當前Element在整個樹種的位置并插入；ComponentElement（第二層）的mount方法先構建Widget樹，讓后再遞歸更新（包括重用，更新，直接創建inflate）其Element樹；RenderObjectElement（第二層）中的mount方法來創建RenderObject對象并將其插入到渲染樹中。MultiChildRenderObjectElement（RenderObjectElement的子類）在RenderObjectElement還要繼續創建children Element。

總結：首先是由WidgetBinding創建RenderObjectToWidgetAdapter然后調用它的attachToRenderTree方法，創建了RenderObjectToWidgetElement對象，讓后將它mount（調用mount方法），mount方法中調用的_rebuild，繼而調用updateChild方法，updateChild會進行遞歸的更新Element樹，若child沒有則需要重新創建新的Element，讓后將其mount進Element樹中（如果是RenderobjectElement的化，mount的過程中會去創建RenderObject對象，并插入到RenderTree）。

通過setState觸發構建

通常我們在應用中要更新狀態都是通過State中的setState方法來觸發界面重繪，setState方法就是先調用了callback讓后調用該State的Element對象的markNeedsBuild方法，markNeedsBuild中將Element標記為dirty并通過BuildOwner將其添加到dirty列表中并調用onBuildScheduled回調（在WidgetsBinding初始化時設置的，它回去調用window.scheduleFrame方法），讓后window的onBeginFrame，onDrawFrame回調（在SchedulerBinding初始化時設置的，這兩個回調會執行一些callback）會被調用，SchedulerBinding通過persisterCallbacks來調用到BuildOwner中buildScope方法。上面我們只看了buildScope的一部分，當通過setState方法來觸發界面重繪時，buildScope的callBack為null

void buildScope(Element context, [VoidCallback callback]) {
 if (callback == null && _dirtyElements.isEmpty)
 return;
 Timeline.startSync('Build', arguments: timelineWhitelistArguments);
 try {
 _scheduledFlushDirtyElements = true;
 if (callback != null) {
 Element debugPreviousBuildTarget;
 _dirtyElementsNeedsResorting = false;
 try {
 callback();//調用callback
 } finally {}
 }
 _dirtyElements.sort(Element._sort);
 _dirtyElementsNeedsResorting = false;
 int dirtyCount = _dirtyElements.length;
 int index = 0;
 while (index < dirtyCount) {
 try {
 _dirtyElements[index].rebuild();//遍歷dirtyElements并執行他們的rebuild方法來使這些Element進行rebuild
 } catch (e, stack) {}
 index += 1;
 if (dirtyCount < _dirtyElements.length || _dirtyElementsNeedsResorting) {
 _dirtyElements.sort(Element._sort);
 _dirtyElementsNeedsResorting = false;
 dirtyCount = _dirtyElements.length;
 while (index > 0 && _dirtyElements[index - 1].dirty) {
 index -= 1;
 }
 }
 }
 } finally {
 for (Element element in _dirtyElements) {//最后解除Element的dirty標記，以及清空dirtyElements
 assert(element._inDirtyList);
 element._inDirtyList = false;
 }
 _dirtyElements.clear();
 _scheduledFlushDirtyElements = false;
 _dirtyElementsNeedsResorting = null;
 Timeline.finishSync();
 }
}

很明顯就是對dirtyElements中的元素進行遍歷并且對他們進行rebuild。

布局

window通過scheduleFrame方法會讓SchedulerBinding來執行handleBeginFrame方法（執行transientCallbacks）和handleDrawFrame方法（執行persistentCallbacks，postFrameCallbacks），在RendererBinding初始化時添加了_handlePersistentFrameCallback，它調用了核心的繪制方法drawFrame。

@protected
void drawFrame() {
 assert(renderView != null);
 pipelineOwner.flushLayout();//布局
 pipelineOwner.flushCompositingBits();//刷新dirty的renderobject的數據
 pipelineOwner.flushPaint();//繪制
 renderView.compositeFrame(); // 將二進制數據發送給GPU
 pipelineOwner.flushSemantics(); // 將語義發送給系統
}

flushLayout觸發布局，將RenderObject樹的dirty節點通過調用performLayout方法進行逐一布局，我們先看一下RenderPadding中的實現

@override
void performLayout() {
 _resolve();//解析padding參數
 if (child == null) {//如果沒有child，直接將constraints與padding綜合計算得出自己的size
 size = constraints.constrain(Size(
  _resolvedPadding.left + _resolvedPadding.right,
  _resolvedPadding.top + _resolvedPadding.bottom
 ));
 return;
 }
 final BoxConstraints innerConstraints = constraints.deflate(_resolvedPadding);//將padding減去，生成新的約束innerConstraints
 child.layout(innerConstraints, parentUsesSize: true);//用新的約束去布局child
 final BoxParentData childParentData = child.parentData;
 childParentData.offset = Offset(_resolvedPadding.left, _resolvedPadding.top);//設置childParentData的offset值（這個值是相對于parent的繪制偏移值，在paint的時候傳入這個偏移值）
 size = constraints.constrain(Size(//將constraints與padding以及child的sieze綜合計算得出自己的size
 _resolvedPadding.left + child.size.width + _resolvedPadding.right,
 _resolvedPadding.top + child.size.height + _resolvedPadding.bottom
 ));
}

可以看到RenderPadding中的布局分兩種情況。如果沒有child，那么就直接拿parent傳過來的約束以及padding來確定自己的大小；否則就先去布局child，讓后再拿parent傳過來的約束和padding以及child的size來確定自己的大小。

RenderPadding是典型的單child的RenderBox，我們看一下多個child的RenderBox。例如RenderFlow

@override
void performLayout() {
 size = _getSize(constraints);//直接先確定自己的size
 int i = 0;
 _randomAccessChildren.clear();
 RenderBox child = firstChild;
 while (child != null) {//遍歷孩子
 _randomAccessChildren.add(child);
 final BoxConstraints innerConstraints = _delegate.getConstraintsForChild(i, constraints);//獲取child的約束，此方法為抽象
 child.layout(innerConstraints, parentUsesSize: true);//布局孩子
 final FlowParentData childParentData = child.parentData;
 childParentData.offset = Offset.zero;
 child = childParentData.nextSibling;
 i += 1;
 }
}

可以看到RenderFlow的size直接就根據約束來確定了，并沒去有先布局孩子，所以RenderFlow的size不依賴與孩子，后面依舊是對每一個child依次進行布局。

還有一種比較典型的樹尖類型的RenderBox，LeafRenderObjectWidget子類創建的RenderObject對象都是，他們沒有孩子，他們才是最終需要渲染的對象，例如

@override
void performLayout() {
 size = _sizeForConstraints(constraints);
}

非常簡單就通過約束確定自己的大小就結束了。所以performLayout過程就是兩點，確定自己的大小以及布局孩子。我們上面提到的都是RenderBox的子類，這些RenderObject約束都是通過BoxConstraints來完成，但是RenderSliver的子類的約束是通過SliverConstraints來完成，雖然他們對child的約束方式不同，但他們在布局過程需要執行的操作都是一致的。

繪制

布局完成了，PipelineOwner就通過flushPaint來進行繪制

void flushPaint() {
 try {
 final List<RenderObject> dirtyNodes = _nodesNeedingPaint;
 _nodesNeedingPaint = <RenderObject>[];
 // 對dirty nodes列表進行排序，最深的在第一位
 for (RenderObject node in dirtyNodes..sort((RenderObject a, RenderObject b) => b.depth - a.depth)) {
  assert(node._layer != null);
  if (node._needsPaint && node.owner == this) {
  if (node._layer.attached) {
   PaintingContext.repaintCompositedChild(node);
  } else {
   node._skippedPaintingOnLayer();
  }
  }
 }
 } finally {}
}

PaintingContext.repaintCompositedChild(node)會調用到child._paintWithContext(childContext, Offset.zero)方法，進而調用到child的paint方法，我們來看一下第一次繪制的情況，dirty的node就應該是RenderView，跟進RenderView的paint方法

@override
void paint(PaintingContext context, Offset offset) {
 if (child != null)
 context.paintChild(child, offset);//直接繪制child
}

自己沒有什么繪制的內容，直接繪制child，再看一下RenderShiftedBox

@override
void paint(PaintingContext context, Offset offset) {
 if (child != null) {
 final BoxParentData childParentData = child.parentData;
 context.paintChild(child, childParentData.offset + offset);//直接繪制child
 }
}

好像沒有繪制內容就直接遞歸的進行繪制child，那找一個有繪制內容的吧，我們看看RenderDecoratedBox

@override
void paint(PaintingContext context, Offset offset) {//Offset由parent去paintChild的時候傳入，該值存放在child的parentdata字段中，該字段是BoxParentData或以下實例
 _painter ??= _decoration.createBoxPainter(markNeedsPaint);//獲取painter畫筆
 final ImageConfiguration filledConfiguration = configuration.copyWith(size: size);
 if (position == DecorationPosition.background) {//畫背景
 _painter.paint(context.canvas, offset, filledConfiguration);//繪制過程，具體細節再painter中
 if (decoration.isComplex)
  context.setIsComplexHint();
 }
 super.paint(context, offset);//畫child，里面直接調用了paintChild
 if (position == DecorationPosition.foreground) {//畫前景
 _painter.paint(context.canvas, offset, filledConfiguration);
 if (decoration.isComplex)
  context.setIsComplexHint();
 }
}

如果自己有繪制內容，paint方法中的實現就應該包括繪制自己以及繪制child，如果沒有孩子就只繪制自己的內容，看一下RenderImage

@override
void paint(PaintingContext context, Offset offset) {
 if (_image == null)
 return;
 _resolve();
 paintImage(//直接繪制Image，具體細節再此方法中
 canvas: context.canvas,
 rect: offset & size,
 image: _image,
 scale: _scale,
 colorFilter: _colorFilter,
 fit: _fit,
 alignment: _resolvedAlignment,
 centerSlice: _centerSlice,
 repeat: _repeat,
 flipHorizontally: _flipHorizontally,
 invertColors: invertColors,
 filterQuality: _filterQuality
 );
}

所以基本上繪制需要完成的流程就是，如果自己有繪制內容，paint方法中的實現就應該包括繪制自己以及繪制child，如果沒有孩子就只繪制自己的內容，流程比較簡單。

感謝各位的閱讀！關于“Flutter如何構建、布局及繪制三部曲”這篇文章就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，讓大家可以學到更多知識，如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到吧！