教育App Flutter点播组件实战

教育从去年开始接入Flutter，今年上半年重构腾讯课堂和企鹅辅导iPad端，80%代码都采用Flutter实现，对于教育最重要的点播功能同样也需要迁移到Flutter上进行渲染。

目前正在研究的实现渲染的方案主要有2种形式PlatformView和Texture Widget。下面文章就先大概讲述一下Flutter的渲染框架原理和实现，然后会对这两种方案进行对比分析。

Flutter渲染框架和原理

Flutter的框架主要包括Framework和Engine两层，应用是基于Framework层开发的，Framework负责渲染中的Build，Layout，Paint，生成Layer等。Engine层是C++实现的渲染引擎，负责把Framework生成的Layer组合，生成纹理，然后通过OpenGL接口向GPU提交渲染数据。

Flutter：Framework的最底层，提供工具类和方法 Painting ：封装了Flutter Engine提供的绘制接口，主要是为了在绘制控件等固定样式的图形时提供更直观、更方便的接口 Animation ：动画相关的类 Gesture ：提供了手势识别相关的功能，包括触摸事件类定义和多种内置的手势识别器 Rendering：渲染库，Flutter的控件树在实际显示时会转换成对应的渲染对象（RenderObject）树来实现布局和绘制操作

渲染原理

当GPU发出Vsync信号时，会执行Dart代码绘制新UI，Dart会被执行为Layer Tree，然后经过Compositor合成后交由Skia引擎渲染处理为GPU数据，最后通过GL/Vulkan发给GPU，具体流程如下：

当需要更新UI的时候，Framework通知Engine，Engine会等到下个Vsync信号到达的时候通知Framework，Framework进行animations，build，layout，compositing，paint，最后生成layer提交给Engine。Engine再把layer进行组合，生成纹理，最后通过OpenGL接口提交数据给GPU，具体流程如下：

接下来分别分析一下两个方案的各自的特点以及使用的方式。

PlatformView

PlatformView是Flutter官方在1.0版本推出的组件，以解决开发者想在Flutter中嵌入Android和iOS平台原生View的Widget。例如想嵌入地图、视频播放器等原生组件，对于想尝试Flutter，但是又想低成本的迁移复杂组件的团队，可以尝试PlatformView，在 Dart 中的类对应到 iOS 和 Android 平台分别是UIKitView和AndroidView。

那么PlatformView在点播功能中应该怎么实现，如下图所示：

其中的ARMPlatformView代表业务View。

Dart层

1.创建关联类

关联类的作用是Native和Dart侧的桥梁，其中id需要和Native获取对应。

2.创建Callback

3.创建Widget布局

Native层

1.注册ViewFactory

2.注册Plugin

3.ViewFactory实现

4.View实现

Texture Widget

基于纹理实现视频渲染，Flutter官方提供的video_player则是通过这种方式实现的，以iOS为例，Native需要提供一个CVPixelBufferRef给Texture Widget，具体实现流程如下图所示：

其中的ARMTexture是业务提供CVPixelBufferRef，具体实现步骤主要是 1.继承FlutterTexture 2.管理已注册textures集合

3.获得textureId

4.重写

返回CVPixelBufferRef 5.通知Texture获取CVPixelBufferRef

Dart层

Native层

1.注册Plugin

2.管理Texture/获取TextureId

3.重写copyPixelBuffer

4.调用textureFrameAvailable

这里是需要主动调用的，告诉TextureRegistry更新画面。

性能对比

播放同一段MP4视频PlatformView和Texture Widget性能对比， Texture Widget 性能相对差一些，分析主要原因是因为 CVPixelBufferRef 提供给Flutter的Texture，Native到Flutter会经过GPU->CPU->GPU的拷贝过程 ，1.0版本数据对比如下：

遇到的问题

Flutter 播放 器接入到课堂iPad中采用的是Texure的方案，在实现PlatformView和 Tex ture Widget 两个方案的时候，主要遇到了以下几个问题。

PlatformView内存增长问题

课堂在连续播放视频之后，出现内存暴增问题，主要原因是OpenGL 操作都需要设置[EAGLContext setCurrentContext:context_] ， 在IOSGLRenderTarget析构的时候，没有设置context上下文。

课堂直播场景退出之后，前面Flutter页面出现黑屏

课堂直播课退出之后回到上一个Flutter页面出现页面黑屏，直播视频渲染也是采用OpenGL，当直播退出的时候不仅需要设置context，还需要清空帧缓冲区，重置纹理，销毁代码如下：

Texture Widget内存相比PlatformView性能相对差一些

主要原因是因为 CVPixelBufferRef 提供给Flutter的Texture，Native到Flutter会经过GPU->CPU->GPU的拷贝过程，所以我们将Native生成TextureID->拷贝生成PixelBuffer->生成新的TextureID改为直接通过Native生成TextureID->渲染，减少多次拷贝引起的内存问题，经过优化 Tex ture Widget 的整体性能优于 PlatformView。 2.0优化后数据对比如下：

总结

目前基于教育自研的播放器ARMPlayer的Flutter播放器Plugin已经在腾讯课堂iPad中使用，采用优化后的Texture Widget方案，Texture Widget是官方推荐的方式，不管是视频，还是图片都可以用Texture，方便扩展，同时通过纹理形式贴到LayerTree上保证平台无关，多端可复用，优化后的Texture Widget性能也优于PlatformView，Flutter播放器Plugin是教育客户端中台(大前端和点播)结合的一个新的尝试。