Flutter 是如何渲染的?
source link: https://coldstone.fun/post/2020/04/03/how-flutter-render/
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要解答这个问题,首先需要认识到 Flutter 中有三棵树: Widget
树, Element
树和 RenderObject
树。
当应用启动时 Flutter 会遍历并创建所有的 Widget
形成 Widget Tree
,同时与 Widget Tree
相对应,通过调用 Widget
上的 createElement()
方法创建每个 Element
对象,形成 Element Tree
。
最后调用 Element
的 createRenderObject()
方法创建每个渲染对象,形成一个 Render Tree
。
然后需要知道 Widget
, Element
和 RenderObject
到底是啥以及它们是干什么的。
什么是 Widget
Widget
是 Flutter 的核心部分,是用户界面的不可变描述信息。正如 Flutter 的口号 Everything’s a widget
, 用 Flutter 开发应用就是在写 Widget
:dog:。
Flutter 的 Widget
不只表示 UI 控件,还表示一些功能性的组件,如路由跳转 Navigator
,手势检测 GestureDetector
组件等。
@immutable abstract class Widget extends DiagnosticableTree { /// Initializes [key] for subclasses. const Widget({ this.key }); final Key key; /// ... @protected Element createElement(); /// ... static bool canUpdate(Widget oldWidget, Widget newWidget) { return oldWidget.runtimeType == newWidget.runtimeType && oldWidget.key == newWidget.key; } }
Widget
的 canUpdate
方法通过比较新部件和旧部件的 runtimeType
和 key
属性是否相同来决定更新部件对应的 Element
。
什么是 Element
Element
是实例化的 Widget
对象,通过 Widget
的 createElement()
方法,在特定位置使用 Widget
配置数据生成。
Element
用于管理应用 UI 的更新和更改,管理部件的生命周期,每个 Element
都包含对 Widget
和 RenderObject
的引用。
当 Widget
变化时,如果两个 Widget
的 runtimeType
和 key
属性相同的,那么新的 Element
会通过 Element.update()
更新旧的 Element
,否则旧的 Element
会被删除,新生成的 Element
插入到树中。
abstract class Element extends DiagnosticableTree implements BuildContext { /// Creates an element that uses the given widget as its configuration. /// /// Typically called by an override of [Widget.createElement]. Element(Widget widget) : assert(widget != null), _widget = widget; /// Change the widget used to configure this element. /// /// The framework calls this function when the parent wishes to use a /// different widget to configure this element. The new widget is guaranteed /// to have the same [runtimeType] as the old widget. /// /// This function is called only during the "active" lifecycle state. @mustCallSuper void update(covariant Widget newWidget) { /// ... } /// Creates an instance of the [RenderObject] class that this /// [RenderObjectWidget] represents, using the configuration described by this /// [RenderObjectWidget]. /// /// This method should not do anything with the children of the render object. /// That should instead be handled by the method that overrides /// [RenderObjectElement.mount] in the object rendered by this object's /// [createElement] method. See, for example, /// [SingleChildRenderObjectElement.mount]. @protected RenderObject createRenderObject(BuildContext context); }
什么是 RenderObject
RenderObject
用于应用界面的布局和绘制,保存了元素的大小,布局等信息,实例化一个 RenderObject
是非常耗能的。
当应用运行时 Flutter 使用 RenderObject
的数据绘制应用界面,最终形成一个 Render Tree
。
abstract class RenderObject extends AbstractNode with DiagnosticableTreeMixin implements HitTestTarget { /// Initializes internal fields for subclasses. RenderObject() { _needsCompositing = isRepaintBoundary || alwaysNeedsCompositing; } /// The render object at (or below) this location in the tree. /// /// If this object is a [RenderObjectElement], the render object is the one at /// this location in the tree. Otherwise, this getter will walk down the tree /// until it finds a [RenderObjectElement]. RenderObject get renderObject { RenderObject result; void visit(Element element) { assert(result == null); // this verifies that there's only one child if (element is RenderObjectElement) result = element.renderObject; else element.visitChildren(visit); } visit(this); return result; } void layout(Constraints constraints, { bool parentUsesSize = false }) { /// ... } /// ... void paint(PaintingContext context, Offset offset) { /// ... } }
为什么需要三棵树
使用三棵树的目的是尽可能复用 Element
。
复用 Element
对性能非常重要,因为 Element
拥有两份关键数据: Stateful widget
的状态对象及底层的
RenderObject
。
当应用的结构很简单时,或许体现不出这种优势,一旦应用复杂起来,构成页面的元素越来越多,重新创建 3 棵树的代价是很高的,所以需要最小化更新操作。
当 Flutter 能够复用 Element
时,用户界面的逻辑状态信息是不变的,并且可以重用之前计算的布局信息,避免遍历整棵树。
举个例子说明
创建一个简单的 Flutter 应用,代码如下
import 'package:flutter/material.dart'; void main() { runApp( MaterialApp( color: Colors.white, debugShowCheckedModeBanner: false, builder: (context, child) => HomePage(), ), ); } class HomePage extends StatefulWidget { @override _HomePageState createState() => _HomePageState(); } class _HomePageState extends State<HomePage> { bool _isWorld = true; Widget _buildWorld() { return RichText( text: TextSpan( text: 'Hello world', style: TextStyle(color: Colors.black), ), ); } Widget _buildFlutter() { return RichText( text: TextSpan( text: 'Hello flutter', style: TextStyle(color: Colors.black), ), ); } void changeText() { setState(() { _isWorld = !_isWorld; }); } @override Widget build(BuildContext context) { return Scaffold( body: Column( mainAxisAlignment: MainAxisAlignment.center, children: <Widget>[ Center( child: _isWorld ? _buildWorld() : _buildFlutter(), ), SizedBox(height: 20.0), // Padding(padding: EdgeInsets.only(top: 20.0)), IconButton(icon: Icon(Icons.refresh), onPressed: changeText) ], ), ); } }
显示效果
打开 Dart DevTools
,可以看到应用的 Widget Tree
,此时 RichText
控件的 RenderObject
的 ID 是 #6276a
点击图标将文字变成 Hello flutter
时
刷新浏览器页面再次查看 RichText
的 RenderObject
的 ID 依然是 #6276a
可以发现 Flutter 只是更新了文字数据,复用了 RichText
对应的 Element
和 RenderObject
。
而使用 SizedBox
部件取代 Padding
部件时。
@override Widget build(BuildContext context) { return Scaffold( body: Column( mainAxisAlignment: MainAxisAlignment.center, children: <Widget>[ Center( child: RichText( text: TextSpan( text: 'Hello $text', style: TextStyle(color: Colors.black), ), ), ), SizedBox(height: 20.0), // Padding(padding: EdgeInsets.only(top: 20.0)), IconButton(icon: Icon(Icons.refresh), onPressed: changeText) ], ), ); }
Padding
部件对应的 Element
和 RenderObject
都会被从树中移除,使用 SizedBox
新生成的替代。
总结
Widget
是应用界面的声明信息。
Element
链接 Widget
和 RenderObject
,管理界面的更新和修改。
RenderObject
保存具体的布局信息,负责绘制 UI。
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