Flutter的Key是什么？有什么作用

Jewel105
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大多数情况下，我们不会给Widget设置key，但涉及到列表删除和插入时，通常需要使用key，如果不使用可能会导致列表错乱

1. Key的使用示例

我们先通过以下简单的示例，我们思考一下key的作用是什么，以及出现这些现象的原因

1.1. StatelessWidget

  • BoxLessWiget 背景颜色是随机生成的
  • StatelessWidget是无状态的，且Widget都是不可变的，每次都会重新构建，因此颜色会随机变化
Row(
    mainAxisAlignment: MainAxisAlignment.center,
    children: [
      BoxLessWiget(title: 'box1'),
      BoxLessWiget(title: 'box2'),
    ],
  ),
),

void swapBoxs() { // 点击按钮执行这个方法
  setState(() {});
}

import 'package:flutter/material.dart';
import 'package:key_study/tools.dart';

class BoxLessWiget extends StatelessWidget {
  const BoxLessWiget({super.key, required this.title});
  final String title;

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    print("BoxLessWiget build");
    return Container(
      width: 100,
      height: 100,
      alignment: Alignment.center,
      color: getRandomColor(), // 随机生成颜色
      child: Text(
        title,
        style: const TextStyle(
          fontSize: 18,
          fontWeight: FontWeight.bold,
        ),
      ),
    );
  }
}
  • 给StatelessWidget加上const，表明Widget 是常量，因此flutter在构建时会直接复用，因此颜色不会在改变
children: [
  const BoxLessWiget(title: 'box1'),
  const BoxLessWiget(title: 'box2'),
],
  • 我们把children存储到状态中，此时我们点击按钮，因为boxs没有变化，所以色块不会变
  List<Widget> boxes = [
    const BoxLessWiget(title: 'box1'),
    const BoxLessWiget(title: 'box2'),
  ];

  void swapBoxs() {
    setState(() {});
  }
  • 如果交换两个色块，颜色会随机变化
  • 虽然BoxLessWiget是constant，但boxes不是constant，所以boxs状态变化了，重新执行build，box颜色就会随机刷新
  void swapBoxs() {
    boxes.insert(1, boxes.removeAt(0)); 
    setState(() {});
  }
  • 思考：给box加上key，颜色不会随机变化了，并且正常交换色块了
 List<Widget> boxes = [
    BoxLessWiget(
      title: 'box1',
      key: ValueKey(1),
    ),
    BoxLessWiget(
      title: 'box2',
      key: ValueKey(2),
    ),
  ];

1.2. StatefulWidget

上面例子中，我们还可以通过state来管理颜色状态，这样每次biuld就不会重新生成颜色了

  • 我们将颜色保存到了state中了，这样每次刷新，虽然会重新执行build，但state中的数值没有改变，所以色块颜色不会变
  • 当然如果我们加上const，build都不会执行了，颜色更不可能变化了
children: [
  BoxFulWiget(title: 'box1'),
  BoxFulWiget(title: 'box2'),
],

  void swapBoxs() {
    setState(() {});
  }

import 'package:flutter/material.dart';
import 'package:key_study/tools.dart';

class BoxFulWiget extends StatefulWidget {
  const BoxFulWiget({
    super.key,
    required this.title,
  });
  final String title;

  @override
  State<BoxFulWiget> createState() => _BoxFulWigetState();
}

class _BoxFulWigetState extends State<BoxFulWiget> {
  Color backgroundColor = getRandomColor(); // 先将颜色存储起来

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    print("BoxFulWiget build");

    return Container(
      width: 100,
      height: 100,
      alignment: Alignment.center,
      color: backgroundColor,
      child: Text(
        widget.title,
        style: const TextStyle(
          fontSize: 18,
          fontWeight: FontWeight.bold,
        ),
      ),
    );
  }
}
  • 接下来观察另外一个现象：我们交换两个box，色块没有交换
  List<Widget> boxes = [
    const BoxFulWiget(title: 'box1'),
    const BoxFulWiget(title: 'box2'),
  ];

void swapBoxs() {
  boxes.insert(1, boxes.removeAt(0));
  setState(() {});
}
  • 我们多加一个box，移除第一个box，但是移除的却是最后一个
  List<Widget> boxes = [
    const BoxFulWiget(title: 'box1'),
    const BoxFulWiget(title: 'box2'),
    const BoxFulWiget(title: 'box3'),
  ];

  void swapBoxs() {
    boxes.removeAt(1);
    setState(() {});
  }
  • 思考：给box加上key后，就能正常交换了，移除也能正常移除了
  List<Widget> boxes = [
    BoxFulWiget(
      title: 'box1',
      key: ValueKey(1),
    ),
    BoxFulWiget(
      title: 'box2',
      key: ValueKey(2),
    ),
  ];

  void swapBoxs() {
    boxes.insert(1, boxes.removeAt(0));
    // boxes.removeAt(1);
    setState(() {});
  }
  • 思考另一个现象：我们再给BoxFulWiget加上一个Padding包裹，此时交换boxes的位置，点击按钮会发现box1的颜色随机变化了。
  List<Widget> boxes = [
    Padding(
      padding: const EdgeInsets.all(8.0),
      child: BoxFulWiget(
        title: 'box1',
        key: ValueKey(1),
      ),
    ),
    BoxFulWiget(
      title: 'box2',
      key: ValueKey(2),
    ),
  ];

boxes.insert(1, boxes.removeAt(0));

2. Flutter 渲染流程

想要理解以上的现象，我们先了解一下flutter的渲染流程，key主要涉及Widget 树和Element 树。

流程：Widget 树 => Element 树 => RenderObject 树 => paint() 绘制

2.1. Widget 树

  • 不可变：Widget 是不可变的，一旦创建无法改变。每次改变时，都会创建一个新的 Widget 实例。
  • 轻量级：Widget 只是描述信息，不存储实际的布局和绘制数据，因此它非常轻量。
  • 如下： Column、Text 和 RaisedButton 都是 Widget。
Widget build(BuildContext context) {
  return Column(
    children: [
      Text('Hello'),
      RaisedButton(onPressed: () {}),
    ],
  );
}

2.2. Element 树

  • 负责管理生命周期：Element 是 Widget 的具体实现，保持 Widget 和 RenderObject 的生命周期。每次调用 setState 或 build 时，都会在 Element 中进行更新。
  • 如果一个 Widget 在父树中发生变化，Element 会检测到这些变化，并调用相应的布局、绘制逻辑。
  • 如下： 当 MyWidget 被创建时，会产生一个 Element 实例，这个 Element 用来管理 Column 和 Text 这些 Widget。
class _MyWidgetState extends State<MyWidget> {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Column(
      children: [Text('Hello')],
    );
  }
}

2.3. RenderObject 树

  • RenderObject 树是 Element 树的一个子集。当 Element 被创建后，Element 会创建一个对应的 RenderObject，并将其与父 RenderObject 进行连接。
  • RenderObject 会根据父节点传递的约束来计算布局，并进行绘制。

3. Element何时会重建

Element如果销毁重新创建，会重新执行widget的生命周期，初始化新的 State

3.1. key 或 runtimeType 不同时

  • 以下是flutter源码片段，可以看到主要是对比类型runtimeType和key是否相同
static bool canUpdate(Widget oldWidget, Widget newWidget) {
  return oldWidget.runtimeType == newWidget.runtimeType
    && oldWidget.key == newWidget.key;
}
  • 我们再看看，BoxFulWiget不加key，删除第一个widget时，发生了什么
    • box1删除后，box2和box1的element类型相同，因此box1的element不会被删除，并变成了box2的element
    • 依次对比，box2的element变成了box3的element
    • 最终box3的element没有对应的widget，所以box3的element就被销毁了
    • 所以显示的是box2-color1，box3-color2

  • 看看上面给BoxFulWiget加上key后，为什么能正常交换了
    • 交换位置后box2与box1的element的key不相同，再往下对比
    • 找到box2对应的element，因此box2的element往上插入
    • box1找到box1，最终实现位置交换

3.2. 同层级对比

  • 再思考：为什么加上padding后，box1的颜色随机变化了
    • 交换位置后box2与Padding的类型不一致，且Padding没有key，因此Padding Element就会被销毁掉
    • box2在往下找到了box2的element，并且key一致，因此box2的element往上移
    • Padding Widget再对比时，没有找到对应的element，因此会重新创建一个，那box1的颜色就会重新生成

4. Key的类型

4.1. Globalkey 全局key

  • 作用：GlobalKey 可以跨 Widget 树访问 State。
  • 特点： 唯一，性能开销较大
  • 常见用途：
    • 访问 Scaffold：比如控制 Scaffold 的 showSnackBar() 或 openDrawer() 等方法。
    • 表单验证：你可以使用 GlobalKey 来获取 Form 的 State，例如在用户提交表单时进行验证。
  • 示例：上面示例中，给BoxFulWiget，加上paddind后颜色随机变了，但此时我们把ValueKey换成GlobalKey()，我们发现切换位置，box1的颜色就不会随机变化了
 List<Widget> boxes = [
    Padding(
      padding: const EdgeInsets.all(8.0),
      child: BoxFulWiget(
        title: 'box1',
        key: GlobalKey(), // GlobalKey可以跨Widget树进行对比
      ),
    ),
    BoxFulWiget(
      title: 'box2',
      key: ValueKey(2),
    ),
  ];

4.2. LocalKey 局部key

Localkey是一个抽象类，不能直接实例化，他主要有以下三种类型

4.2.1. ValueKey

  • 根据某个固定值区分 Widget，通常适用在列表中，使用id，name等字段来确定key
  • 示例：
  List<Widget> boxes = [
    Padding(
      padding: const EdgeInsets.all(8.0),
      child: BoxFulWiget(
        title: 'box1',
        key: ValueKey(1), 
      ),
    ),
    BoxFulWiget(
      title: 'box2',
      key: ValueKey(2),
    ),
  ];

4.2.2. UniqueKey

  • 每次生成不同的唯一 Key，每次更新都会生成不同的key
  • 以下情况，key在对比时，是不相同的
var key1 =  UniqueKey()
var key2 =  UniqueKey()  // key1和key2是两个key
  • 比如在以下情况下，每次点击按钮时，颜色都会随机生成
void swapBoxs() {
  boxes = [
    BoxFulWiget(
      title: 'box2',
      key: UniqueKey(),
    ),
    BoxFulWiget(
      title: 'box1',
      key: UniqueKey(),
    ),
  ];
  setState(() {});
}

4.2.3. ObjectKey

  • 基于对象引用区分 Widget
  • ObjectKey 是用对象的引用来创建唯一Key。它的比较的是对象的引用地址，而不是对象的内容。
  • 与ValueKey如何选择：
    • 当你需要使用某个值的内容（比如 id，name等）来唯一标识 Widget 时，ValueKey 是最合适的选择。
    • 当你需要根据对象的引用来唯一标识 Widget，或者你正在操作的对象的值会发生变化，但对象引用本身不变时，ObjectKey 更适合。

5. 参考

www.youtube.com/watch?v=kn0…

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