flutter学习-Widget-Element-RenderObject

1. Flutter渲染流程

1.1 Widget-Element-RenderObject的关系

1.2 什么是Widget

• 官方对Widget的说明：
  • Flutter的Widgets的灵感来自React，中心思想是构造你的UI使用这些Widgets。
  • Widget使用配置和状态，描述这个View（界面）应该长什么样子。
  • 当一个Widget发生改变时，Widget就会重新build它的描述，框架会和之前的描述进行对比，来决定使用最小的改变（minimal changes）在渲染树中，从一个状态到另一个状态
• 自己的理解：
  • Widget就是一个个描述文件，这些描述文件在我们进行状态改变的时候会不断build
  • 但对于渲染对象来说，只会使用最小的开销来渲染界面

1.3 Element是什么？

An instantiation of a [Widget] at a particular location in the tree.

• 官方说明：
  • Element是一个Widget的实例，在树中详细的位置
  • Widget描述和配置子树的样子，而Element实际去配置在Element树中特定的位置

1.4 RenderObject

• 官方说明：
  • 渲染树上的一个对象
  • RenderObject层是渲染库的核心

2. 对象的创建过程

这里我们以PaddingWidget为例，来窥探这三者之间的关系

2.1 Widget

Padding是一个Widget集并且继承自SingleChildRenderObjectWidget ,最终的集成关系如下:

Padding -> SingleChildRenderObjectWidget -> RenderObjectWidget -> Widget

我们之前在创建Widget时，经常使用StatelessWidget和StatefulWidget,这种Widget只在将其他的Widget在build方法中组织起来，并不是一个真正可以渲染的Widget

在Padding类中，我们找不到任何和渲染相关的代码， 这是因为Padding仅仅作为一个配置信息，这个配置信息会随着我们设置的属性不同，频繁的销毁和创建

那么真正的渲染相关的代码在哪里执行了？

• RenderObject

2.2 RenderObject

我们来看Padding里面的代码，有一个非常重要的方法：

• 这个方法其实是来自于RenderObjectWidget的类，在这个类中它是一个抽象方法

• 这个抽象方法必须被子类实现，但是它的子类SingleChildRenderObjectWidget也是一个抽象类，所以可以不实现父类的抽象方法

• 但是Padding不是一个抽象类，必须在这里实现对应的抽象方法，而它的实现就是下面的实现

• RenderObject中的抽象方法
  

//Padding的实现
@override
  RenderPadding createRenderObject(BuildContext context) {
     
    return RenderPadding(
      padding: padding,
      textDirection: Directionality.maybeOf(context),
    );
  }

上面的代码创建了什么了？RenderPadding

• RenderPadding的继承关系是什么？

RenderPadding -> RenderShiftedBox -> RenderBox -> RenderObject

我们具体查看下RenderPadding的源码：

• 如果传入的_padding和原来保存的value一致，那么直接return
• 如果不一致，调用_markNeedResolution，而_markNeedResolution内部调用了markNeedsLayout
• 而markNeedsLayout的目的就是标记在下一帧绘制时，需要重新布局performLayout
• 如果我们找的是Opacity，那么RenderOpacity是调用markNeedsPaint，RenderOpacity中是有一个paint方法的；

2.3 Element

我们来思考一个问题：

• 之前我们写了大量的Widget在树结构中存在引用关系，但是Widget会不断的销毁和重建，那么意味着这个棵树非常的稳定
• 那么由谁来维系整个Flutter应用程序的树形结构的稳定？
• 答案是Element
• 官方的描述：Element是一个Widget的实例，在树中详细位置

Element是什么时候创建？
在每一次创建Widget的时候，会创建一个对应的Element，然后将该元素插入树中。

• Element保存着对Widget的引用

在 SingleChildRenderObjectWidget中我们可以找到如下代码：

• 在Widget中，Element被创建，并且在创建时，将this（Widget）传入了；
• Element就保存在对应的Widget中

在创建完一个Element之后，Framework会调用mount方法来将Element插入树中具体的位置
在调用mount方法时，会使用Widget来创建RenderObject，并且保持对RenderObject的引用

• _renderObject = widget.createRenderObject(this);

//RenderObjectElement中的mount方法实现
void mount(Element? parent, Object? newSlot) {
     
    super.mount(parent, newSlot);
    assert(() {
     
      _debugDoingBuild = true;
      return true;
    }());
    _renderObject = widget.createRenderObject(this); //创建RenderObject对象
    assert(() {
     
      _debugDoingBuild = false;
      return true;
    }());
    assert(() {
     
      _debugUpdateRenderObjectOwner();
      return true;
    }());
    assert(_slot == newSlot);
    attachRenderObject(newSlot);
    _dirty = false;
  }

如果你去看Text这种组合类的Widget，它会执行mount方法，但是mount方法中并没有调用creatRenderObject这样的方法

• 我们发现ComponentElement最主要的 目的是挂在之后，调用_firstBuild()方法
  

如果是一个StatefulWidget，则创建出来一个StatefulElement
我们来看下StatefulElement的构造器

StatefulElement(StatefulWidget widget)
      : state = widget.createState(),
        super(widget) {
     
    ...省略代码
    state._widget = widget;
    assert(state._debugLifecycleState == _StateLifecycle.created);
  }

• 调用Widget的createState()
• 所以StatefulElement对创建出来的State是有一个引用的
• 而_state又对widget有一个引用

而调用build方法的时候，本质上是调用_state中的build方法：

Widget build() => state.build(this);

2.4 build中的Context是什么

在StatelessElement中，我们发现将this传入，所以本质上BuildContext就是当前的Element：Widget build() => state.build(this);

我们来看下继承关系图：

• Element是实现了BuildContext类（隐式接口）

abstract class Element extends DiagnosticableTree implements BuildContext

在StatefulElement中，build方法也是类似，调用state的build方式时，传入的是this(Widget build() => state.build(this);)

2.5 创建过程小结

Widget只是配置了描述信息：

• 其中包含createElement方法用于创建Element
• 也包含createRenderObject，但是不是自己在调用
• 某些Widget中会创建RenderObject，但是有些WIdget是不会创建的
• 每一个Widget都会创建一个Element对象

Element是真正保存树结构的对象：

• 创建出来后会由framework调用mount方法
• 在mount方法中会调用widget的createRenderObject对象
• 并且Element对widget和RenderObject都有引用

RenderObject是真正渲染的对象：

• 其中有markNeedsLayout performLayout markNeedsPaint paint等方法

3. Widget中的key

在我们创建Widget的时候，总是会看到一个key的参数，它又是做什么的呢？

3.1 key的案例需求

我们可以一起来做下key的需求

• home界面的基本代码：

class GYHomePage extends StatefulWidget {
     
  const GYHomePage({
     Key? key}) : super(key: key);

  @override
  _GYHomePageState createState() => _GYHomePageState();
}

class _GYHomePageState extends State<GYHomePage> {
     
  List<String> items = ["aaaaa","bbbbb","ccccc"];
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
     
    return Scaffold(
      appBar: AppBar(
        title: Text("test key"),
      ),
      body: ListView(
        children: items.map((name) {
     
          return GYHomeItemless(name);
        }).toList(),
      ),
      floatingActionButton: FloatingActionButton(
        child: Icon(Icons.delete),
        onPressed: (){
     
          setState(() {
     
            items.removeAt(0);
          });

        },
      ),
    );
  }
}

3.2 StatelessWidget实现

class GYHomeItemless extends StatelessWidget {
     
  final String name;
  final randomColor = Color.fromARGB(255, Random().nextInt(256), Random().nextInt(256), Random().nextInt(256));

  GYHomeItemless(this.name);

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
     
    return Container(
      height: 80,
      color: randomColor,
      child: Text(name, style: TextStyle(color: Colors.white, fontSize: 30),),
    );
  }
}

我们来查看实现效果：

由上图可知，它是没删除一个，其它的颜色都会发生一次变化

• 原因： 因为你每删除一次，调用setState方法，就会重新调用build方法，那么重新build出来的StatelessWidget会重新生成一个颜色

3.3 StatefulWidget实现（没有key）

class GYHomeitemful extends StatefulWidget {
     
  final String name;

  GYHomeitemful(this.name);

  @override
  _GYHomeitemfulState createState() => _GYHomeitemfulState();
}

class _GYHomeitemfulState extends State<GYHomeitemful> {
     
  final randomColor = Color.fromARGB(255, Random().nextInt(256), Random().nextInt(256), Random().nextInt(256));
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
     
    return Container(
      height: 80,
      color: randomColor,
      child: Text(this.widget.name, style: TextStyle(color: Colors.white, fontSize: 30),),
    );
  }
}

我们可以发现一个很奇怪的现象，颜色没有改变，但是数据像上移动了

• 这是因为在删除第一条数据的时候，Widget对应的Element并没有改变
• 而Element中对应的State引用也没有发生改变
• 在更新Widget的时候，Widget使用了没有改变的Element中的State

1. 首先每次调用setState的时候， Widget都会重新调用build方法，然后重建， 那么Element tree会不会重建了， 这里Element会调用Widget中的一个方法
   

该方法是判断该Element需不需要重建，这里比较两个widget（runtimeType和key），当返回true的时候，就表示是完全一样的widget，那么就不会创建新的Element

这里调用setState方法之后， 就会重新生成一个新的widget tree， 饭后比较新旧widget， 发现有两个Element对象是完全可以用的不用重建，所以就直接使用， 那么该Element中保存的state的一些信息 就直接展示， 最后一个发现没有widget比较所以直接删除，这就是为什么颜色没有改变，数据像上移动的原因

没有重建的Element会保存以前的state对象的信息， 然后重新和新生成的widget对象，关联上

3.4 StatefulWidget的实现（随机key）

GYHomeitemful代码修改如下：

class GYHomeitemful extends StatefulWidget {
     
  final String name;

  GYHomeitemful(this.name,{
     Key? key}) : super(key: key);

  @override
  _GYHomeitemfulState createState() => _GYHomeitemfulState();
}

home代码修改

body: ListView(
        children: items.map((name) {
     
          //UniqueKey(), flutter会自动帮我们创建一个唯一的key
          //这里也可以使用随机数，但是使用随机数也有可能重复
          return GYHomeitemful(name, key: UniqueKey(),);
        }).toList(),
      ),

我们可以发现，当我们设置了key属性之后，当我们删除时每次的widget都出现了随机颜色的现象，这是因为修改了key以后，在比较widget的时候肯定会不通过，那么就会重新创建Element，Element会强制刷新，那么对应的state也会重建

3.5 StatefulWidget的实现（使用名称作为key）

body: ListView(
        children: items.map((name) {
     
          return GYHomeitemful(name, key: ValueKey(name),);
        }).toList(),
      ),

这次实现了我们理想的效果:

• 因为这是在更新Widget的过程中根据key进行diff算法
• 在进行前后对比时发现bbb对应的Element和ccc对应的Element会继续使用，那么就会删除之前aaa对应的Element，而不是直接删除最后一个Element
  

3.6 Key的分类

key本身是一个抽象类，不过它有一个工程构造器，创建出来一个ValueKey,直接的子类有：LocalKey和GlobalKey

• LocalKey:它应用于具有相同父Element的Widget进行比较，也是diff算法的核心所在
• GlobalKey，通常我们会使用GlobalKey某个Widget对应的Widget或State或Element

3.6.1 LocalKey

LocalKey有三个子类

• ValueKey:当我们使用特定的值作为key时，比如一个字符串，数字等等
• ObjectKey:在某些时候，单存的字符串，等属性不能确定唯一的时候，这个时候我们可以创建出一个对象来作为key
• UniqueKey：比如要确保唯一性，就可以使用UniqueKey对象

3.6.2 GlobalKey

GlobalKey可以帮助我们访问某个Widget的信息，包括Widget或State或Element等对象
下面例子，我们可以在GYHomePage中访问GYHomeContent中的属性

class GYHomePage extends StatelessWidget {
     
  //创建一个GlobalKey
  final GlobalKey<_GYHomeContentState> _globalKey = GlobalKey();

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
     
    return Scaffold(
      appBar: AppBar(
        title: Text("test key"),
      ),
      body: GYHomeContent(key: _globalKey,),
      floatingActionButton: FloatingActionButton(
        child: Icon(Icons.delete),
        onPressed: (){
     
          print("获取绑定key的widget属性：${_globalKey.currentState?.widget.name}");
          print("获取绑定key的widget属性：${_globalKey.currentState?.value}");

        },
      ),
    );
  }
}

class GYHomeContent extends StatefulWidget {
     
  final String name = "test_globalKey";
  const GYHomeContent({
     Key? key}) : super(key: key);

  @override
  _GYHomeContentState createState() => _GYHomeContentState();
}

class _GYHomeContentState extends State<GYHomeContent> {
     
  final String value = "test_value";
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
     
    return Container();
  }
}

打印结果：

其实GlobalKey是一个map集合在管理，我可以看下面源码：