Flutter如何设计一个高性能，多功能的ListView组件
学习最忌盲目，无计划，零碎的知识点无法串成系统。学到哪，忘到哪，面试想不起来。这里我整理了Flutter面试中最常问以及Flutter framework中最核心的几块知识，大概化二十篇左右文章分析，欢迎关注，共同进步。![Flutter framework]
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导语：
最近因为在做Flutter中相关的性能优化，在收集很多性能数据之后发现ListView组件在一些场景下（例如加载更多）容易引起页面卡顿，看到了闲鱼的Flutter 高性能、多功能的全场景滚动容器。但奈何该组件没有开源，因此准备从文章给出的思路尝试研究和开发一个高性能的ListView。这个系列预计会分为4-5篇文章，前两篇主要对现有问题研究和分析，后三篇实际的进行开发。
实战篇：
1、Flutter如何设计一个高性能，多功能的ListView组件
2、如何解决特定场景下ListView中存在的性能问题
3、开源！！！！
PS：组件目前已经完成了功能上的开发，目前正在持续做性能上优化，即将开源，关注点赞不要错过最新信息！！
前两期的文章中，我们了解了Flutter中Widget、Element、Render是如何形成树结构？和Flutter增强列表-ListView性能问题分析，熟悉了ListView控件的结构与构建过程。如果你是第一次阅读这个系列，也不要紧，这篇文章并不需要什么原理知识，我会偏向于从功能设计角度分享这个组件的实现思路，以及我对于该组件的设计架构，相信看完你也可以实现同样的功能！！
一、多功能的ListView组件需要提供哪些能力?
既然我们号称高性能，多功能的ListView，那这个组件该包含哪些能力？首先我会认为，无论做组件还是架构，我们的设计应该尽量保证每个模块的功能单一并且完善。虽然我们号称多功能，但是组件本质任然只是一个ListView，所以提供的能力应该是围绕可以滚动的列表出发。结合闲鱼的文章与个人的日常使用，我认为ListView还欠缺下面几种能力。
1、滚动到指定index
我们在Flutter中可以通过使用ScrollController控制ListView滚动到指定的位置，但这里的位置是基于offset（偏移像素）而非index，实际开发中我们常常会用到跳转指定index的能力。例如，我们想要实现tab与列表的联动，点击tab跳转到指定的列表位置。
这个时候，如果我们的跳转能基于index，那么这个功能就非常好实现了。
2、自动曝光能力
业务场景中，我们经常需要对列表中的item做曝光处理。当前，我们往往会在item的build函数或者initState中进行,但由于ListView的预加载和垃圾回收机制，一些未出现在屏幕上的会被提前曝光。对于曝光过的item可能因为被回收后进行二次构建，会再次走曝光逻辑。这就要求我们在业务代码中增加额外的逻辑，处理起来非常不合理。
曝光能力其实是获取屏幕上可见的item的衍生，所以同样的，组件也该包含这样的能力。
3、垃圾回收的回调通知
这点我们同事在实际的业务场景中遇到过，对于列表加载多图，即使划出屏幕的图片组件element被回收，但图片缓存任然累积在内存中，当时引起了大量的OOM，最后通过外界纹理的方案解决了这个问题。虽然我也认为，这样的问题应该在控件内部解决，但是如果有垃圾回收的回调通知，那么假如以后列表的item换成了视频，或者其他类型的控件，我们处理起来会更加灵活一点。
PS：（上面的功能都已经实现了~~）
二、高性能的ListView组件要解决哪些场景？
上面是对于功能的设计，那么从性能角度闲鱼在文章中也提到了我们遇到的一些问题：
1、LoadMore场景下的增量更新
我们在使用ListView的时候，往往会配合刷新组件做加载更多的功能。很多时候，我们都会在获取到更多数据，后调用setState更新列表UI，但调用setState之后，SliverMultiBoxAdaptorElement会对当前屏幕上以及缓存区中所有的element更新，在这个时间节点，非常容易引起列表的卡顿。
2、Element的缓存
因为列表在滚动过程中会不断的创建新的item和回收不可见的item（upYang：Flutter ListView 是如何管理 item 的？）
对于被回收的item，下次再可见的时候又会被重新创建element。如果增加一个基于index的缓存，在上下滑动的场景下直接从缓存获取element应该能提升部分的流畅度。但要注意，这里的缓存，并非像原生那般能做到holder的复用，这个问题会在下一篇详细展开。
3、分帧上屏
对于复杂的item，使用一定的策略将他的构建分到几帧中，减缓列表构建时候的卡顿，在和lwlizhe的交流中有了思路。
三、每种功能的实现方案
在明确了功能需求之后，我并没有着急动手开发，而是先思考这些功能的在实现上的基本方案以及他们之间的联系（本期以功能分析为主，下期会进行性能上的分析）。
- 滚动到指定的index 这个功能目前已经有很多的开源方案，我了解下来发现主要有两种思路：
1、重新构建视窗，指定我们需要跳转index的Widget到当前视窗的顶部。例如
indexed_list_view。
这种方法思路比较简单，不过emmmm咋说呢，这效果也太粗暴了点吧。
2、缓存每个item的高度，指定滚动index的时候去计算需要滚动的offset 。例如list_view_item_builder
这个方案的核心思路是：
通过一个代理的Widget包裹我们实际的item，当item进行布局的时候将布局信息通知到Delegate进行缓存。需要滚动的时候通过delegate计算好offset后最后调用ScrollController进行滚动。不过由于Flutter的ListView使用懒加载机制(可以查看Flutter增强列表-ListView性能问题分析了解)，可能指定的index不在当前屏幕范围，这样就不会存在尺寸信息。所以需要不停的滚动，直到找到我们需要的index为止。
这个思路挺不错，不过里面滚动逻辑写有些复杂，而且我在运行example的时候还出现了bug，对于超出屏幕的index，有时并不能直接跳转到我们需要item上。
（指定了section是6和5，多次跳转才成功）
但个人感觉这个方案稍微温柔一点，所以最终参考了这个思路，并且完全重新实现了这个能力。
- 自动曝光能力（获取屏幕可见Widget）
自动曝光本质上是回调给使用者 我们当前屏幕上有哪些可见的Widget。基于我们获取到了每一个item的Size信息之后，这个问题就迎刃而解了。
我们把itme进行排列，将ListView想象成一个窗口。滑动的时候基于offset改变窗口的位置以显示不同的item。根据偏移量和窗口的高度我们可以得到 可视范围的起点和终点，再基于item的高度缓存信息，便可计算出当前屏幕上的item。为了减少这个方法频繁的计算，我们可以增加一个采样范围，当列表的滑动超过某个阈值的时候我们才会进行计算。再通过一个map记录已经被曝光过的item，确保每个item只会被曝光一次。
-
垃圾回收的回调通知
这点相对比较简单，因为虽然垃圾回收是从RenderSliverList中
performLayout()调用的，但是最终任然会走到Element的void removeChild(RenderBox child)中。所以可以通过Element将每次被销毁调的child通知去释放资源。但是这个会和我们在性能优化中提到的Element复用有关，设计的时候也要考虑这个问题。
四、组件整体结构设计
首先我们看看当前ListView中主要的几个类之间关系
平时我们都是直接使用ListView，但要先实现我们上面提到的功能,我们需要对ListView进行深度的定制。例如，上面提到，要给每一个item嵌套一个代理Widget发送通知测量的尺寸信息，那么我们可以选择重写SliverChildBuilderDelegate的build方法，在其中对应插入我们需要嵌套的Widget。有了消息的发送者必然需要在这个结构中插入接受者，这里我参考了PageView的实现，选择嵌套到ListView中收集尺寸信息，将这个信息传递给自定义的ScrollController，由他实现指定index的滚动。
上面是最终的类关系图，为了区别系统的组件，我为所有涉及修改的类都加上了BK作为关键字(我对我司爱的深沉)。蓝色部分为主要修改的地方，在这个结构中最大的改变是，引入的一个新的成员BKNotifier，他的主要是为其他类提供itemCount的信息，以及用于我们对列表的item进行增，删操作的时候提高效率。
抛去他们的引用关系，从功能的角度上看，他们之间存在这样的关系（不同功能采用不同颜色的虚线）
如果你还想了解更多信息，欢迎评论区交流。
总结
最后放上一张目前已经实现的功能图~，所有功能正在验证中，性能还在开发~
增量更新下的性能数据，debug下时间从320ms->100ms，约60%+（时间不重要，release下不会这么耗时，要关注提升的效率）
目前组件开发已经已经进入尾声，争取两周之内和大家见面。
最后 感谢各位彭于晏 吴彦祖的点赞和评论！！！
本期主要从功能设计的角度分享我的思路。以前在做功能模块设计的时候，我往往会先陷入局部的细节，这样越做到后面会发现问题越多，大大的增加了整体上的实现难度。这次翻了翻大学的软件工程资料，尝试自顶向下的解决问题，遵循软件开发流程，考虑各个模块之间的联系，很多问题就暴露在了开始，整个开发过程流畅了许多。
下期将会介绍性能方面的优化，涉及一些原理上的内容，推荐阅读我之前对于原理部分的文章，希望能加深你对Flutter framework的理解。
PS：感谢各位彭于晏 吴彦祖的点赞和评论！！！
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