[译] Flutter,什么是 Widgets、RenderObjects 和 Elements?

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原文,Flutter, what are Widgets, RenderObjects and Elements?

你可曾想过 Flutter 是如何处理 Widgets 并将他们转换成像素显示在屏幕上的?还没有?

你应该思考一下。

是否理解系统的底层实现原理是区分一个优秀程序员的关键。

当你了解什么最有效的时候,你才能更轻松地创建布局和特效,从而节省大量的时间。

这篇文章的目的是向你介绍 Flutter 内部的工作原理,我们将从不同的角度来看 Flutter,理解它到底是如何工作的。

让我们开始吧

你可能已经知道如何使用 StatelessWidgetStatefulWidget 了,但是它们只是用来组装控件的容器,布局和绘制的工作是在其他地方完成的。

我强烈建议你打开自己喜欢的 IDE 并继续阅读,只有看着实际的代码才能让你感到“噢,原来是这样的”。在 Intellij 中,你可以通过双击 shift 并输入类名来查找相应代码。

Opacity

为了熟悉 Flutter 工作的基本原理,我们先来看一个最基础的控件 Opacity,它将是一个很好的例子。

Opacity 接收一个 child,所以你可以用 Opacity 来包装任意的 Widget 从而改变它的外观。另外,它还接收一个名为 opacity 的属性,用来设置控件的不透明度,取值在 0.0 到 1.0 之间。

Widget

Opacity 是一个 SingleChildRenderObjectWidget

这个类的继承关系如下:

Opacity → SingleChildRenderObjectWidget → RenderObjectWidget → Widget

相应的,StatelessWidgetStatefulWidget 的继承关系如下:

StatelessWidget / StatefulWidget→Widget

它们的不同之处在于,Stateless / StatefulWidget 只是将其他 Widget 组装起来,而 Opacity 会真正地影响 Widget 的绘制。

但是如果你去那些代码中找的话,你是不可能找到任何与属性 opacity 相关的绘制代码。

那是因为 Widget 仅仅只持有控件的配置信息。比如这个例子中,控件 Opacity 只是用来持有属性 opacity 的。

这也就是你每次都可以在 build() 函数中新建 widget 的原因。构建 widget 的过程并不耗费资源,因为 Wiget 只是用来保存属性的容器

Rendering

那么渲染是在哪完成的呢?

答案是 RenderingObject

正如你能从名字中猜出的那样,RenderingObject 负责渲染相关的工作。

Opacity 通过下面这些方法来创建和更新 RenderingObject:

@override
RenderOpacity createRenderObject(BuildContext context) => new RenderOpacity(opacity: opacity);

@override
void updateRenderObject(BuildContext context, RenderOpacity renderObject) {
  renderObject.opacity = opacity;
}

源码

RenderOpacity

除了绘制,Opacity 和它的 child 几乎一模一样,它用 child 的大小作为自身大小。在绘制它的 child 之前,它给 child 增加了一个不透明度。

所以,RenderOpacity 需要实现包括布局、点击检测、计算大小在内的所有的函数,并将其转交给它的 child 来完成(也就相当于一个 child 的代理)。

RenderOpacity 继承于 RenderProxyBoxRenderProxyBox 中实现了向 child 的工作交接。

double get opacity => _opacity;
double _opacity;
set opacity(double value) {
  _opacity = value;
  markNeedsPaint();
}

完整的源码

在 setter 方法中除了设置字段的值外,还调用了 markNeedsPaint() (或者 markNeedsLayout()),顾名思义,它告诉系统“我已经发生了改变,请重新进行绘制(或布局)”。

RenderOpacity 中,我们找到了下面这个方法:

@override
void paint(PaintingContext context, Offset offset) {
    context.pushOpacity(offset, _alpha, super.paint);
}

完整的源码

PaintingContext 就是进行绘制操作的画布,这里通过在 canvas 上调用名为pushOpacity的方法来实现不透明度的控制。

回顾一下

  • Opacity 不是 StatelessWidget 或者 StatefulWidget,而是 SingleChildRenderObjectWidget
  • Widget 仅用于存储渲染所需要的信息;
  • 在这里,Opacity 存储了一个双精度值的不透明度;
  • 布局和渲染等操作实际是由继承至 RenderProxyBoxRenderOpacity 完成的;
  • 因为 Opacity 并不改变 child 的其他行为,所以它的每个方法都仅仅只是 child 的代理;
  • 通过重载 paint 方法并调用 pushOpacity,RenderOpacity 实现了向 Widget 添加不透明度的需求。

That’s it? Kind of.

记住,Widget 只是一个配置,RenderObject 负责管理布局、绘制等操作。

在 Flutter 中,你基本上一直都在不停的创建 Widgets,当 build() 方法被调用时,你创建了一堆 Widgets。

每当有什么变化产生的时候,build() 方法都会被调用。例如播放一个动画,build() 方法就会被频繁调用。这意味着你不能总是重新构建一整颗渲染树,相反,你应该做的知识去更新这颗树。

你无法获取一个 widget 在屏幕上的位置和大小,因为 widget 就像一张蓝图,它并非真实地显示在屏幕之上,它只描述了底层渲染对象应该具有的那些属性。

Element

Element 是这颗巨大的控件树上的实体。

基本上会发生什么:

在第一次创建 Widget 的时候,会对应创建一个 Element, 然后将该元素插入树中。如果之后 Widget 发生了变化,则将其与旧的 Widget 进行比较,并且相应地更新 Element。重要的是,Element 被不会重建,只是更新而已。

Elements 是 Flutter 核心框架的重要组成部分,显然它并不仅仅如此,但目前对我们来说,知道这些就足够了。

在 Opacity 示例中,element 是在哪创建的?

SingleChildRenderObjectWidget 中创建了它:

@override
SingleChildRenderObjectElement createElement() => new SingleChildRenderObjectElement(this);

源码

SingleChildRenderObjectElement 则是一个仅拥有一个 child 的元素。

Element 创建 RenderObject,但在示例中是 Widget 创建的 RenderObject?

这仅仅是为了平滑的 API,因为常见的情况是 Widget 需要一个 RenderObject 而不是自定义 ElementRenderObject 实际是由 Element 来创建的,让我们来看看。

SingleChildRenderObjectElement(SingleChildRenderObjectWidget widget) : super(widget);

源码

在构造函数中,SingleChildRenderObjectElement 拿到了一个 RenderObjectWidget 的引用(其中包含了创建 RenderObject 的方法)。

Element 通过 mount 方法插入到 Element Tree 中,这里就是 Element 创建 RenderObject 的地方:

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

源码

一旦 Element 被挂载到树上,它便会向 Widget 请求 “请给我你要使用的 RenderObject,这样我就能保存它了”。

结语

这就是 Opacity 控件内部的工作方式。 这篇文章的目标是向你介绍 widget 之外的世界。这里任然还有很多话题要讨论,但我希望你已经很好地理解了其内部的工作原理。

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