Flutter完整开发实战详解(十六、详解自定义布局实战)

本篇将解析 Flutter 中自定义布局的原理，并带你深入实战自定义布局的流程，利用两种自定义布局的实现方式，完成如下图所示的界面效果，看完这一篇你将可以更轻松的对 Flutter 为所欲为。

前文：

• 一、 Dart语言和Flutter基础
• 二、 快速开发实战篇
• 三、 打包与填坑篇
• 四、 Redux、主题、国际化
• 五、 深入探索
• 六、 深入Widget原理
• 七、 深入布局原理
• 八、 实用技巧与填坑
• 九、 深入绘制原理
• 十、 深入图片加载流程
• 十一、全面深入理解Stream
• 十二、全面深入理解状态管理设计
• 十三、全面深入触摸和滑动原理
• 十四、混合开发打包 Android 篇
• 十五、全面理解State与Provider

一、前言

在之前的篇章我们讲过 Widget 、Element 和 RenderObject 之间的关系，所谓的 自定义布局，事实上就是自定义 RenderObject 内 child 的大小和位置 ，而在这点上和其他框架不同的是，在 Flutter 中布局的核心并不是嵌套堆叠，Flutter 布局的核心是在于 Canvas ，我们所使用的 Widget ，仅仅是为了简化 RenderObject 的操作。

在《九、 深入绘制原理》的测试绘制 中我们知道， 对于 Flutter 而言，整个屏幕都是一块画布，我们通过各种 Offset 和 Rect 确定了位置，然后通过 Canvas 绘制 UI，而整个屏幕区域都是绘制目标，如果在 child 中我们 “不按照套路出牌” ，我们甚至可以不管 parent 的大小和位置随意绘制。

二、MultiChildRenderObjectWidget

了解基本概念后，我们知道 自定义 Widget 布局的核心在于自定义 RenderObject ，而在官方默认提供的布局控件里，大部分的布局控件都是通过继承 MultiChildRenderObjectWidget 实现，那么一般情况下自定义布局时，我们需要做什么呢？

如上图所示，一般情况下实现自定义布局，我们会通过继承 MultiChildRenderObjectWidget 和 RenderBox 这两个 abstract 类实现，而 MultiChildRenderObjectElement 则负责关联起它们， 除了此之外，还有有几个关键的类
： ContainerRenderObjectMixin 、 RenderBoxContainerDefaultsMixin 和 ContainerBoxParentData 。

RenderBox 我们知道是 RenderObject 的子类封装，也是我们自定义 RenderObject 时经常需要继承的，那么其他的类分别是什么含义呢？

1、ContainerRenderObjectMixin

故名思义，这是一个 mixin 类，ContainerRenderObjectMixin 的作用，主要是维护提供了一个双链表的 children RenderObject 。

通过在 RenderBox 里混入 ContainerRenderObjectMixin ， 我们就可以得到一个双链表的 children ，方便在我们布局时，可以正向或者反向去获取和管理 RenderObject 们 。

2、RenderBoxContainerDefaultsMixin

RenderBoxContainerDefaultsMixin 主要是对 ContainerRenderObjectMixin 的拓展，是对 ContainerRenderObjectMixin 内的 children 提供常用的默认行为和管理，接口如下所示：

	/// 计算返回第一个 child 的基线 ，常用于 child 的位置顺序有关
	double defaultComputeDistanceToFirstActualBaseline(TextBaseline baseline)
	
	/// 计算返回所有 child 中最小的基线，常用于 child 的位置顺序无关
	double defaultComputeDistanceToHighestActualBaseline(TextBaseline baseline)
	
	/// 触摸碰撞测试
	bool defaultHitTestChildren(BoxHitTestResult result, { Offset position })
	
	/// 默认绘制
	void defaultPaint(PaintingContext context, Offset offset)
	
	/// 以数组方式返回 child 链表
	List getChildrenAsList()

3、ContainerBoxParentData

ContainerBoxParentData 是 BoxParentData 的子类，主要是关联了 ContainerDefaultsMixin 和 BoxParentData ，BoxParentData 是 RenderBox 绘制时所需的位置类。

通过 ContainerBoxParentData ，我们可以将 RenderBox 需要的 BoxParentData 和上面的 ContainerParentDataMixin 组合起来，事实上我们得到的 children 双链表就是以 ParentData 的形式呈现出来的。

abstract class ContainerBoxParentData extends BoxParentData with ContainerParentDataMixin { }

4、MultiChildRenderObjectWidget

MultiChildRenderObjectWidget 的实现很简单 ，它仅仅只是继承了 RenderObjectWidget，然后提供了 children 数组，并创建了 MultiChildRenderObjectElement。

上面的 RenderObjectWidget 顾名思义，它是提供 RenderObject 的 Widget ，那有不存在 RenderObject 的 Widget 吗？

有的，比如我们常见的 StatefulWidget 、 StatelessWidget 、 Container 等，它们的 Element 都是 ComponentElement ， ComponentElement 仅仅起到容器的作用，而它的 get renderObject 需要来自它的 child 。

5、MultiChildRenderObjectElement

前面的篇章我们说过 Element 是 BuildContext 的实现， 内部一般持有 Widget 、RenderObject 并作为二者沟通的桥梁，那么 MultiChildRenderObjectElement 就是我们自定义布局时的桥梁了， 如下代码所示，MultiChildRenderObjectElement 主要实现了如下接口，其主要功能是对内部 children 的 RenderObject ，实现了插入、移除、访问、更新等逻辑：

	/// 下面三个方法都是利用 ContainerRenderObjectMixin 的 insert/move/remove 去操作
	/// ContainerRenderObjectMixin 
	void insertChildRenderObject(RenderObject child, Element slot) 
	void moveChildRenderObject(RenderObject child, dynamic slot)         
	void removeChildRenderObject(RenderObject child)
	
	/// visitChildren 是通过 Element 中的 ElementVisitor 去迭代的
	/// 一般在 RenderObject get renderObject 会调用
	void visitChildren(ElementVisitor visitor)
	
	/// 添加忽略child _forgottenChildren.add(child);
	void forgetChild(Element child) 
	
	/// 通过 inflateWidget ， 把 children 中 List 对应的 List
	void mount(Element parent, dynamic newSlot)
	
	/// 通过 updateChildren 方法去更新得到  List
	void update(MultiChildRenderObjectWidget newWidget)
	

所以 MultiChildRenderObjectElement 利用 ContainerRenderObjectMixin 最终将我们自定义的 RenderBox 和 Widget 关联起来。

6、自定义流程

上述主要描述了 MultiChildRenderObjectWidget 、 MultiChildRenderObjectElement 和其他三个辅助类ContainerRenderObjectMixin 、 RenderBoxContainerDefaultsMixin 和 ContainerBoxParentData 之间的关系。

了解几个关键类之后，我们看一般情况下，实现自定义布局的简化流程是：

• 1、自定义 ParentData 继承 ContainerBoxParentData 。
• 2、继承 RenderBox ，同时混入 ContainerRenderObjectMixin 和 RenderBoxContainerDefaultsMixin 实现自定义RenderObject 。
• 3、继承 MultiChildRenderObjectWidget，实现 createRenderObject 和 updateRenderObject 方法，关联我们自定义的 RenderBox。
• 4、override RenderBox 的 performLayout 和 setupParentData 方法，实现自定义布局。

当然我们可以利用官方的 CustomMultiChildLayout 实现自定义布局，这个后面也会讲到，现在让我们先从基础开始， 而上述流程中混入的 ContainerRenderObjectMixin 和 RenderBoxContainerDefaultsMixin ，在 RenderFlex 、RenderWrap 、RenderStack 等官方实现的布局里，也都会混入它们。

三、自定义布局

自定义布局就是在 performLayout 中实现的 child.layout 大小和 child.ParentData.offset 位置的赋值。

首先我们要实现类似如图效果，我们需要自定义 RenderCloudParentData 继承 ContainerBoxParentData ，用于记录宽高和内容区域 ：

class RenderCloudParentData extends ContainerBoxParentData {
  double width;
  double height;

  Rect get content => Rect.fromLTWH(
        offset.dx,
        offset.dy,
        width,
        height,
      );
}

然后自定义 RenderCloudWidget 继承 RenderBox ，并混入 ContainerRenderObjectMixin 和 RenderBoxContainerDefaultsMixin 实现 RenderBox 自定义的简化。

class RenderCloudWidget extends RenderBox
    with
        ContainerRenderObjectMixin,
        RenderBoxContainerDefaultsMixin {
  RenderCloudWidget({
    List children,
    Overflow overflow = Overflow.visible,
    double ratio,
  })  : _ratio = ratio,
        _overflow = overflow {
   ///添加所有 child 
    addAll(children);
  }

如下代码所示，接下来主要看 RenderCloudWidget 中override performLayout 中的实现，这里我们只放关键代码：

• 1、我们首先拿到 ContainerRenderObjectMixin 链表中的 firstChild ，然后从头到位读取整个链表。
• 2、对于每个 child 首先通过 child.layout 设置他们的大小，然后记录下大小之后。
• 3、以容器控件的中心为起点，从内到外设置布局，这是设置的时候，需要通过记录的 Rect 判断是否会重复，每次布局都需要计算位置，直到当前 child 不在重复区域内。
• 4、得到最终布局内大小，然后设置整体居中。

///设置为我们的数据
@override
void setupParentData(RenderBox child) {
  if (child.parentData is! RenderCloudParentData)
    child.parentData = RenderCloudParentData();
}

@override
  void performLayout() {
    ///默认不需要裁剪
    _needClip = false;

    ///没有 childCount 不玩
    if (childCount == 0) {
      size = constraints.smallest;
      return;
    }

    ///初始化区域
    var recordRect = Rect.zero;
    var previousChildRect = Rect.zero;

    RenderBox child = firstChild;

    while (child != null) {
      var curIndex = -1;

      ///提出数据
      final RenderCloudParentData childParentData = child.parentData;

      child.layout(constraints, parentUsesSize: true);

      var childSize = child.size;

      ///记录大小
      childParentData.width = childSize.width;
      childParentData.height = childSize.height;

      do {
        ///设置 xy 轴的比例
        var rX = ratio >= 1 ? ratio : 1.0;
        var rY = ratio <= 1 ? ratio : 1.0;

        ///调整位置
        var step = 0.02 * _mathPi;
        var rotation = 0.0;
        var angle = curIndex * step;
        var angleRadius = 5 + 5 * angle;
        var x = rX * angleRadius * math.cos(angle + rotation);
        var y = rY * angleRadius * math.sin(angle + rotation);
        var position = Offset(x, y);

        ///计算得到绝对偏移
        var childOffset = position - Alignment.center.alongSize(childSize);

        ++curIndex;

        ///设置为遏制
        childParentData.offset = childOffset;

        ///判处是否交叠
      } while (overlaps(childParentData));

      ///记录区域
      previousChildRect = childParentData.content;
      recordRect = recordRect.expandToInclude(previousChildRect);

      ///下一个
      child = childParentData.nextSibling;
    }

    ///调整布局大小
    size = constraints
        .tighten(
          height: recordRect.height,
          width: recordRect.width,
        )
        .smallest;

    ///居中
    var contentCenter = size.center(Offset.zero);
    var recordRectCenter = recordRect.center;
    var transCenter = contentCenter - recordRectCenter;
    child = firstChild;
    while (child != null) {
      final RenderCloudParentData childParentData = child.parentData;
      childParentData.offset += transCenter;
      child = childParentData.nextSibling;
    }

    ///超过了嘛？
    _needClip =
        size.width < recordRect.width || size.height < recordRect.height;
  }

其实看完代码可以发现，关键就在于你怎么设置 child.parentData 的 offset ，来控制其位置。

最后通过 CloudWidget 加载我们的 RenderCloudWidget 即可， 当然完整代码还需要结合 FittedBox 与 RotatedBox 简化完成，具体可见 ：GSYFlutterDemo

class CloudWidget extends MultiChildRenderObjectWidget {
  final Overflow overflow;
  final double ratio;

  CloudWidget({
    Key key,
    this.ratio = 1,
    this.overflow = Overflow.clip,
    List children = const [],
  }) : super(key: key, children: children);

  @override
  RenderObject createRenderObject(BuildContext context) {
    return RenderCloudWidget(
      ratio: ratio,
      overflow: overflow,
    );
  }

  @override
  void updateRenderObject(
      BuildContext context, RenderCloudWidget renderObject) {
    renderObject
      ..ratio = ratio
      ..overflow = overflow;
  }
}

最后我们总结，实现自定义布局的流程就是，实现自定义 RenderBox 中 performLayout child 的 offset 。

四、CustomMultiChildLayout

CustomMultiChildLayout 是 Flutter 为我们封装的简化自定义布局实现，它的内部同样是通过 MultiChildRenderObjectWidget 实现，但是它为我们封装了 RenderCustomMultiChildLayoutBox 和 MultiChildLayoutParentData ，并通过 MultiChildLayoutDelegate 暴露出需要自定义的地方。

使用 CustomMultiChildLayout 你只需要继承 MultiChildLayoutDelegate ，并实现如下方法即可：

  
  void performLayout(Size size);

  bool shouldRelayout(covariant MultiChildLayoutDelegate oldDelegate);

通过继承 MultiChildLayoutDelegate，并且实现 performLayout 方法，我们可以快速自定义我们需要的控件，当然便捷的封装也代表了灵活性的丧失，可以看到 performLayout 方法中只有布局自身的 Size 参数，所以完成上图需求时，我们还需要 child 的大小和位置 ，也就是 childSize 和 childId 。

childSize 相信大家都能故名思义，那 childId 是什么呢？

这就要从 MultiChildLayoutDelegate 的实现说起，在 MultiChildLayoutDelegate 内部会有一个 Map _idToChild; 对象，这个 Map 对象保存着 Object id 和 RenderBox 的映射关系，而在 MultiChildLayoutDelegate 中获取 RenderBox 都需要通过 id 获取。

_idToChild 这个 Map 是在 RenderBox performLayout 时，在 delegate._callPerformLayout 方法内创建的，创建后所用的 id 为 MultiChildLayoutParentData 中的 id， 而 MultiChildLayoutParentData 的 id ，可以通过 LayoutId 嵌套时自定义指定赋值。

而完成上述布局，我们需要知道每个 child 的 index ，所以我们可以把 index 作为 id 设置给每个 child 的 LayoutId 。

所以我们可以通过 LayoutId 指定 id 为数字 index ， 同时告知 delegate ，这样我们就知道 child 顺序和位置啦。

这个 id 是 Object 类型 ，所以你懂得，你可以赋予很多属性进去。

如下代码所示，这样在自定义的 CircleLayoutDelegate 中，就知道每个控件的 index 位置，也就是知道了，圆形布局中每个 item 需要的位置。

我们只需要通过 index ，计算出 child 所在的角度，然后利用 layoutChild 和 positionChild 对每个item进行布局即可，完整代码:GSYFlutterDemo

///自定义实现圆形布局
class CircleLayoutDelegate extends MultiChildLayoutDelegate {
  final List customLayoutId;

  final Offset center;

  Size childSize;

  CircleLayoutDelegate(this.customLayoutId,
      {this.center = Offset.zero, this.childSize});

  @override
  void performLayout(Size size) {
    for (var item in customLayoutId) {
      if (hasChild(item)) {
        double r = 100;

        int index = int.parse(item);

        double step = 360 / customLayoutId.length;

        double hd = (2 * math.pi / 360) * step * index;

        var x = center.dx + math.sin(hd) * r;

        var y = center.dy - math.cos(hd) * r;

        childSize ??= Size(size.width / customLayoutId.length,
            size.height / customLayoutId.length);

        ///设置 child 大小
        layoutChild(item, BoxConstraints.loose(childSize));

        final double centerX = childSize.width / 2.0;

        final double centerY = childSize.height / 2.0;

        var result = new Offset(x - centerX, y - centerY);

        ///设置 child 位置
        positionChild(item, result);
      }
    }
  }

  @override
  bool shouldRelayout(MultiChildLayoutDelegate oldDelegate) => false;
}

总的来说，第二种实现方式相对简单，但是也丧失了一定的灵活性，可自定义控制程度更低，但是也更加规范与间接，同时我们自己实现 RenderBox 时，也可以用类似的 delegate 的方式做二次封装，这样的自定义布局会更行规范可控。

自此，第十六篇终于结束了！(///▽///)

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• 开源 Flutter 多案例学习型项目: https://github.com/CarGuo/GSYFlutterDemo
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文章

《Flutter完整开发实战详解系列》

《移动端跨平台开发的深度解析》