Flutter瀑布流及通用列表解决方案

简介： 解决flutter复杂布局过程以及对基础能力进行扩充的列表视图解决方案

作者：闲鱼技术-夜澜

背景

目前闲鱼业务中无论是首页还是搜索页都有大量可以落地瀑布流的场景，而在Flutter原生中只提供了ListView, GridView，无法提供自定义布局的能力。

而在社区中，一般瀑布流的解决方案都是基于SliverMultiBoxAdaptor对其performLayout进行定制，主要存在的问题是缺乏复用机制，并且在很多情形下容易出现重复布局，在线上业务的复杂场景下容易出现帧数偏低的问题, 闪屏的问题。同时对于Child生命周期，打点曝光等一系列基础功能的支持还是一片空白的状态。

所以，我们迫切需要一个更为通用的可以解决复杂布局过程同时能够对基础能力进行扩充的列表视图解决方案。

Flutter中的列表视图简介

1. Scrollable

Scrollable是一个StatefulWidget, 职责是监听用户的手势输入。其State的build方法会返回一个含有Listener和RawGestureDetector的ViewportScrollPosition用于描述其位置信息，并在其内部定义了 onStart, onUpdate, onEnd等回调。Scrollable中的每一次滑动的开始到结束都对应于一个Darg对象，并且会发送滑动的通知。而Viewport则负责对通知进行监听。

2. Sliver

Flutter有两种布局体系 Box, Sliver。在layout的过程中，每个Sliver 都接收 SliverConstraints 计算返回一个 SliverGeometry，可以类比于RenderBox 接收 BoxConstraints 返回一个 Size。Sliver由Viewport统一来负责进行管理。

3. Viewport

A widget that is bigger on the inside.

Viewport持有一个或多个Sliver。Scrollable将offset传递给Viewport, 由Viewport决定哪些Sliver应该是Visible。Viewport本质上是一个MultiChildRenderObjectWidget，也就是整个滚动视图的主要渲染逻辑都在Viewport中完成。

而在performLayout中，_attemptLayout会以center为中心，先布局leading方向的child，再布局trailing方向的child。其中只有dirty的child会被布局。

do {
  correction = _attemptLayout(mainAxisExtent, crossAxisExtent, offset.pixels + centerOffsetAdjustment);
  if (correction != 0.0) {
    offset.correctBy(correction);
  } else {
    if (offset.applyContentDimensions(
          math.min(0.0, _minScrollExtent + mainAxisExtent * anchor),
          math.max(0.0, _maxScrollExtent - mainAxisExtent * (1.0 - anchor)),
       ))
      break;
  }
  count += 1;
} while (count < _maxLayoutCycles);

如果_attemptLayout返回了一个非0的correction, 就会打断当前布局的过程，需要对offset进行调整后重新开始布局，最多只能连续打断10次(_maxLayoutCycles)。

correction用于调整，举个，比如targetScrollOffset很远，而在scroll的过程中child用完了，就需要让Sliver通知Viewport, 同时进行修正。但是Flutter并不是通过不断对child进行layout来改变child位置实现的滑动效果，这样的重绘过程显然效率太低，显然RenderObject不需要被改变，是可以复用的。但是布局一般只发生在添加新child的过程中，而滑动效果则发生在paint过程中。

void _paintWithContext(PaintingContext context, Offset offset) {
  // 重新布局就不需要调整offset了.
  if (_needsLayout)
    return;
  _needsPaint = false;
  paint(context, offset);
}

Viewport通过PaintingContext间接持有Canvas进行绘制。Offset指笛卡尔坐标系下的坐标，与Axis方向无关。绘制时只需改变对应RenderObject的Offset即可实现滚动的效果, 这样就不必重新创建RenderObject。所以我们如果想实现性能较高的列表视图，就要尝试去减少重新布局Child。在对Flutter的列表布局有了基本了解后，我们再来看瀑布流的实现过程。

瀑布流的实现逻辑

WatetfallFlow的布局过程中需要指定Child的Offset，然后对其进行布局。所以需要继承SliverMultiBoxAtaptor，依赖于其将SliverConstraints转换为BoxConstraints的能力。我们也可以使用其SliverBoxChildManager, 方便控制Child的懒加载过程。

核心逻辑

在瀑布流中由于同一行（列）的child（大多）具有先后关系，需要按照顺序来进行布局，所以瀑布流相比于GridView更类似于ListView，而瀑布流的布局过程也借鉴了ListView。整个瀑布流的布局逻辑围绕三个核心展开:

在滑动的过程中找到其边缘最近的child，在其后（前）进行添加child，并对child进行layout.
在child离开一定距离后进行GC.
保证layout方法被尽可能少的调用. 上文有提过layout会调用performLayout而不能直接进行paint.

其中核心的数据结构是ParentData.

ParentData位于Child中，Child将其传递给Sliver，Sliver又将其传递至上层，其中储存了全部的布局信息（在笛卡尔坐标系下）。在performLayout中，child在调用layout时所使用的布局信息就来自ParentData。在Child的添加过程中，用一个Manager存储前后边缘所有Child的ParentData，在添加时寻找边缘最靠近可见区域的Child，对其ParentData进行设置并替换当前Child.

布局的核心逻辑是对从最开始的Child（对应firstIndex）到最末的Child（对应targetLastIndex）进行布局。如果_layoutedChilds中已经有记录，则跳过其布局过程。

for (int index = firstIndex; index <= targetLastIndex; ++index) {
  final SliverGeometry gridGeometry = layout.getGeometryForChildIndex(index);
  final BoxConstraints childConstraints = gridGeometry.getBoxConstraints(constraints);
  RenderBox child = childAfter(trailingChildWithLayout);
  if (child == null || indexOf(child) != index) {
    // 重新获取Child.
    child = _createAndLayoutChildIfNeeded(childConstraints, after: trailingChildWithLayout);
    if (child != null && indexOf(child) == index) {
      _layoutedChilds.add(index);
    }else if (child == null) {
      // Child已经用尽.
      break;
    }
  } else {
    if (!_layoutedChilds.contains(index)) {
      _layoutChildIfNeeded(child, parentUsesSize: true);
      _layoutedChilds.add(index);
    }
  }
  trailingChildWithLayout = child;
}

对离开视图的child进行GC，同时记得将数组中的child清除.

if (firstChild != null) {
  // 上一次的最先最末Child.
  final int oldFirstIndex = indexOf(firstChild);
  final int oldLastIndex = indexOf(lastChild);
  
  // 前后需要GC的child数量
  final int leadingGarbage = (firstIndex - oldFirstIndex).clamp(0, childCount);
  final int trailingGarbage = targetLastIndex == null 
    ? 0 : (oldLastIndex - targetLastIndex).clamp(0, childCount);
  
  // GC
  collectGarbage(leadingGarbage, trailingGarbage);
  _layoutedChilds.sort();
  _layoutedChilds.removeRange(0, leadingGarbage);
  _layoutedChilds.removeRange(layoutedChilds.length - 1 - trailingGarbage, 
                              layoutedChilds.length - 1);
} else {
  collectGarbage(0, 0);
}

在开发过程中出现了帧数偏低的问题，发现是Child在performLayout的过程中会出现重复布局。解决方法是我们不仅记录leading, trailing边缘的child。而且用对已经layout过的child进行记录，粗暴直接但是有效，这样做也可以提供单独update单个child的Layout能力。在更新Child的布局时也只需从记录中将对应child移除。

相比于原生视图，我们可以通过获取所有Child的ParentData信息，可以为上层接口提供实时并且有效的回调.。这样就可以根据每个Child的实时位置来提供生命周期，曝光打点的能力。所以可以对每个child的坐标进行监听，从而获得精准的曝光信息。

从瀑布流到容器

在瀑布流的开发过程中也暴露出了一些设计上的问题。

比如瀑布流的具体渲染逻辑都在RenderObject中进行，太过底层显然是不利于业务方根据业务进行定制。

又比如由于没有复用的机制，在视图层级较为复杂时帧数会由于重复渲染而不可避免的降低。

借鉴native思路重新设计后将整体容器分为3个部分进行设计。

delegate

主要管理child生命周期并响应手势，由于我们可以得到每个可见Child的parentData属性，所以可在滚动时进行实时的通知。从而对每个Child的位置监听，从开始创建进入缓冲区，到从缓冲区进入可见区域。手势则来自于顶层的Scrollable。

layout

主要负责布局所有的Child。将具体的布局逻辑抽离出，类似于iOS中的UICollectionViewLayout。但是在开发过程中也出现了一些问题，原因主要来自于Flutter特殊的信息传递方式，就是我们不能采用native的方式一次性计算出所有child的布局。因为RenderBox需要接收一个BoxConstraints才能返回一个size。

reuser

reuser则在RenderObject层面，对Child进行基于类型的复用并实现局部更新的操作。需要将SliverMultiBoxAdaptor和其Element拷贝一份进行重写，改变其mount的逻辑，方案还在探索和调研之中，希望能在后续的文章中和大家见面！

性能数据

应用于主搜索页进行自动化测试，先前在54.7帧左右，换用瀑布流后为56.2，大概提升了1.5帧。

内存上则有略微的升高情况。

展望

目前Flutter的列表视图中仍然有很多问题需要处理，比如瀑布流中scrollTo(int index)的能力还无法实现，内存的使用情况等和原生相比仍然有不小的差距, 对于Flutter侧的复用的稳定性和兼容性上还存在问题，闲鱼在Flutter化上还有很多路要走。

PS0: 文中代码基于Flutter 1.12.13。

PS1: 文中譬如Viewport，既代指Widget本身, 又代指其对应的RenderObject。

PS2: 文中涉及到的代码经过删改, 仅供参考。