Flutter开发（4）- Flutter UI(1) StatefulWidget

一. StatefulWidget

    在开发中，某些Widget情况下我们展示的数据并不是一层不变的：

    比如Flutter默认程序中的计数器案例，点击了+号按钮后，显示的数字需要+1；

    比如在开发中，我们会进行下拉刷新、上拉加载更多，这时数据也会发生变化；

    而StatelessWidget通常用来展示哪些数据固定不变的，如果数据会发生改变，我们使用StatefulWidget；

1.1. 认识StatefulWidget

1.1.1. StatefulWidget介绍

如果你有阅读过默认我们创建Flutter的示例程序，那么你会发现它创建的是一个StatefulWidget。

为什么选择StatefulWidget呢？

    因为在示例代码中，当我们点击按钮时，界面上显示的数据会发生改变；

    这时，我们需要一个变量来记录当前的状态，再把这个变量显示到某个Text Widget上；

    并且每次变量发生改变时，我们对应的Text上显示的内容也要发生改变；

但是有一个问题，我之前说过定义到Widget中的数据都是不可变的，必须定义为final，为什么呢？

    这次因为Flutter在设计的时候就决定了一旦Widget中展示的数据发生变化，就重新构建整个Widget；

    下一个章节我会讲解Flutter的渲染原理，Flutter通过一些机制来限定定义到Widget中的成员变量必须是final的；

Flutter如何做到我们在开发中定义到Widget中的数据一定是final的呢？

我们来看一下Widget的源码：

@immutable

abstract class Widget extends DiagnosticableTree {

// ...省略代码

}

这里有一个很关键的东西@immutable

    我们似乎在Dart中没有见过这种语法，这实际上是一个 注解，这涉及到Dart的元编程，我们这里不展开讲；

    这里我就说明一下这个@immutable是干什么的；

实际上官方有对@immutable进行说明：

    来源： https://api.flutter.dev/flutter/meta/immutable-constant.html

    说明： 被@immutable注解标明的类或者子类都必须是不可变的

结论： 定义到Widget中的数据一定是不可变的，需要使用final来修饰

1.1.2. 如何存储Widget状态？

既然Widget是不可变，那么StatefulWidget如何来存储可变的状态呢？

    StatelessWidget无所谓，因为它里面的数据通常是直接定义完后就不修改的。

    但StatefulWidget需要有状态（可以理解成变量）的改变，这如何做到呢？

Flutter将StatefulWidget设计成了两个类：

    也就是你创建StatefulWidget时必须创建两个类：

    一个类继承自StatefulWidget，作为Widget树的一部分；

    一个类继承自State，用于记录StatefulWidget会变化的状态，并且根据状态的变化，构建出新的Widget；

创建一个StatefulWidget，我们通常会按照如下格式来做：

    当Flutter在构建Widget Tree时，会获取State的实例，并且它调用build方法去获取StatefulWidget希望构建的Widget；

    那么，我们就可以将需要保存的状态保存在MyState中，因为它是可变的；

class MyStatefulWidget extends StatefulWidget {

  @override

  State createState() {

    // 将创建的State返回

    return MyState();

  }

}

class MyState extends State {

  @override

  Widget build(BuildContext context) {

    return <构建自己的Widget>;

  }

}

思考：为什么Flutter要这样设计呢？

    这是因为在Flutter中，只要数据改变了Widget就需要重新构建（rebuild）

1.2. StatefulWidget案例

1.2.1. 案例效果和分析

我们通过一个案例来练习一下StatefulWidget，还是之前的计数器案例，但是我们按照自己的方式进行一些改进。

案例效果以及布局如下：

    在这个案例中，有很多布局对于我们来说有些复杂，我们后面会详细学习，建议大家根据我的代码一步步写出来来熟悉Flutter开发模式；

    Column小部件：之前我们已经用过，当有垂直方向布局时，我们就使用它；

    Row小部件：之前也用过，当时水平方向布局时，我们就使用它；

    RaiseButton小部件：可以创建一个按钮，并且其中有一个onPress属性是传入一个回调函数，当按钮点击时被回调；

1.2.2. 创建StatefulWidget

下面我们来看看代码实现：

    因为当点击按钮时，数字会发生变化，所以我们需要使用一个StatefulWidget，所以我们需要创建两个类；

    MyCounterWidget继承自StatefulWidget，里面需要实现createState方法；

    MyCounterState继承自State，里面实现build方法，并且可以定义一些成员变量；

class MyCounterWidget extends StatefulWidget {

  @override

  State createState() {

    // 将创建的State返回

    return MyCounterState();

  }

}

class MyCounterState extends State {

  int counter = 0;

  @override

  Widget build(BuildContext context) {

    return Center(

      child: Text("当前计数：$counter", style: TextStyle(fontSize: 30),),

    );

  }

}

1.2.3. 实现按钮的布局

class MyCounterState extends State {

  int counter = 0;

  @override

  Widget build(BuildContext context) {

    return Center(

      child: Column(

        mainAxisAlignment: MainAxisAlignment.center,

        children: [

          Row(

            mainAxisAlignment: MainAxisAlignment.center,

            children: [

              RaisedButton(

                color: Colors.redAccent,

                child: Text("+1", style: TextStyle(fontSize: 18, color: Colors.white),),

                onPressed: () {

                },

              ),

              RaisedButton(

                color: Colors.orangeAccent,

                child: Text("-1", style: TextStyle(fontSize: 18, color: Colors.white),),

                onPressed: () {

                },

              )

            ],

          ),

          Text("当前计数：$counter", style: TextStyle(fontSize: 30),)

        ],

      ),

    );

  }

}

1.2.4. 按钮点击状态改变

我们现在要监听状态的改变，当状态改变时要修改counter变量：

    但是，直接修改变量可以改变界面吗？不可以。

    这是因为Flutter并不知道我们的数据发生了改变，需要来重新构建我们界面中的Widget；

如何可以让Flutter知道我们的状态发生改变了，重新构建我们的Widget呢？

    我们需要调用一个State中默认给我们提供的setState方法；

    可以在其中的回调函数中修改我们的变量；

onPressed: () {

  setState(() {

    counter++;

  });

},

这样就可以实现想要的效果了：

1.3. StatefulWidget生命周期

1.3.1. 生命周期的理解

什么是生命周期呢？

    客户端开发：iOS开发中我们需要知道UIViewController从创建到销毁的整个过程，Android开发中我们需要知道Activity从创建到销毁的整个过程。以便在不同的生命周期方法中完成不同的操作；

    前端开发中：Vue、React开发中组件也都有自己的生命周期，在不同的生命周期中我们可以做不同的操作；

Flutter小部件的生命周期：

    StatelessWidget可以由父Widget直接传入值，调用build方法来构建，整个过程非常简单；

    而StatefulWidget需要通过State来管理其数据，并且还要监控状态的改变决定是否重新build整个Widget；

    所以，我们主要讨论StatefulWidget的生命周期，也就是它从创建到销毁的整个过程；

1.3.2. 生命周期的简单版

在这个版本中，我讲解那些常用的方法和回调，下一个版本中我解释一些比较复杂的方法和回调

那么StatefulWidget有哪些生命周期的回调呢？它们分别在什么情况下执行呢？

    在下图中，灰色部分的内容是Flutter内部操作的，我们并不需要手动去设置它们；

    白色部分表示我们可以去监听到或者可以手动调用的方法；

我们知道StatefulWidget本身由两个类组成的：StatefulWidget和State，我们分开进行分析

首先，执行StatefulWidget中相关的方法：

    1、执行StatefulWidget的构造函数（Constructor）来创建出StatefulWidget；

    2、执行StatefulWidget的createState方法，来创建一个维护StatefulWidget的State对象；

其次，调用createState创建State对象时，执行State类的相关方法：

    1、执行State类的构造方法（Constructor）来创建State对象；

    2、执行initState，我们通常会在这个方法中执行一些数据初始化的操作，或者也可能会发送网络请求；

        注意：这个方法是重写父类的方法，必须调用super，因为父类中会进行一些其他操作；

        并且如果你阅读源码，你会发现这里有一个注解（annotation）：@mustCallSuper

    3、执行didChangeDependencies方法，这个方法在两种情况下会调用

        情况一：调用initState会调用；

        情况二：从其他对象中依赖一些数据发生改变时，比如前面我们提到的InheritedWidget（这个后面会讲到）；

    4、Flutter执行build方法，来看一下我们当前的Widget需要渲染哪些Widget；

    5、当前的Widget不再使用时，会调用dispose进行销毁；

    6、手动调用setState方法，会根据最新的状态（数据）来重新调用build方法，构建对应的Widgets；

    7、执行didUpdateWidget方法是在当父Widget触发重建（rebuild）时，系统会调用didUpdateWidget方法；

我们来通过代码进行演示：

import 'package:flutter/material.dart';

main(List args) {

  runApp(MyApp());

}

class MyApp extends StatelessWidget {

  @override

  Widget build(BuildContext context) {

    return MaterialApp(

      home: Scaffold(

        appBar: AppBar(

          title: Text("HelloWorld"),

        ),

        body: HomeBody(),

      ),

    );

  }

}

class HomeBody extends StatelessWidget {

  @override

  Widget build(BuildContext context) {

    print("HomeBody build");

    return MyCounterWidget();

  }

}

class MyCounterWidget extends StatefulWidget {

    MyCounterWidget() {

        print("执行了MyCounterWidget的构造方法");

  }

    @override

  State createState() {

    print("执行了MyCounterWidget的createState方法");

    // 将创建的State返回

    return MyCounterState();

  }

}

class MyCounterState extends State {

  int counter = 0;

  MyCounterState() {

    print("执行MyCounterState的构造方法");

  }

  @override

  void initState() {

    super.initState();

    print("执行MyCounterState的init方法");

  }

  @override

  void didChangeDependencies() {

    // TODO: implement didChangeDependencies

    super.didChangeDependencies();

    print("执行MyCounterState的didChangeDependencies方法");

  }

  @override

  Widget build(BuildContext context) {

    print("执行执行MyCounterState的build方法");

    return Center(

      child: Column(

        mainAxisAlignment: MainAxisAlignment.center,

        children: [

          Row(

            mainAxisAlignment: MainAxisAlignment.center,

            children: [

              RaisedButton(

                color: Colors.redAccent,

                child: Text("+1", style: TextStyle(fontSize: 18, color: Colors.white),),

                onPressed: () {

                  setState(() {

                    counter++;

                  });

                },

              ),

              RaisedButton(

                color: Colors.orangeAccent,

                child: Text("-1", style: TextStyle(fontSize: 18, color: Colors.white),),

                onPressed: () {

                  setState(() {

                    counter--;

                  });

                },

              )

            ],

          ),

          Text("当前计数：$counter", style: TextStyle(fontSize: 30),)

        ],

      ),

    );

  }

  @override

  void didUpdateWidget(MyCounterWidget oldWidget) {

    super.didUpdateWidget(oldWidget);

    print("执行MyCounterState的didUpdateWidget方法");

  }

  @override

  void dispose() {

    super.dispose();

    print("执行MyCounterState的dispose方法");

  }

}

打印结果如下：

flutter: HomeBody build

flutter: 执行了MyCounterWidget的构造方法

flutter: 执行了MyCounterWidget的createState方法

flutter: 执行MyCounterState的构造方法

flutter: 执行MyCounterState的init方法

flutter: 执行MyCounterState的didChangeDependencies方法

flutter: 执行执行MyCounterState的build方法

// 注意：Flutter会build所有的组件两次（查了GitHub、Stack Overflow，目前没查到原因）

flutter: HomeBody build

flutter: 执行了MyCounterWidget的构造方法

flutter: 执行MyCounterState的didUpdateWidget方法

flutter: 执行执行MyCounterState的build方法

当我们改变状态，手动执行setState方法后会打印如下结果：

flutter: 执行执行MyCounterState的build方法

1.3.3. 生命周期的复杂版（选读）

我们来学习几个前面生命周期图中提到的属性，但是没有详细讲解的

    1、mounted是State内部设置的一个属性，事实上我们不了解它也可以，但是如果你想深入了解它，会对State的机制理解更加清晰；

        很多资料没有提到这个属性，但是我这里把它列出来，是内部设置的，不需要我们手动进行修改；

2、dirty state的含义是脏的State

    它实际是通过一个Element的东西（我们还没有讲到Flutter绘制原理）的属性来标记的；

    将它标记为dirty会等待下一次的重绘检查，强制调用build方法来构建我们的Widget；

    （有机会我专门写一篇关于StatelessWidget和StatefulWidget的区别，讲解一些它们开发中的选择问题）；

3、clean state的含义是干净的State

    它表示当前build出来的Widget，下一次重绘检查时不需要重新build；

二. Flutter的编程范式

    这个章节又讲解一些理论的东西，可能并不会直接讲授Flutter的知识，但是会对你以后写任何的代码，都具备一些简单的知道思想；

2.1. 编程范式的理解

    编程范式对于初学编程的人来说是一个虚无缥缈的东西，但是却是我们日常开发中都在默认遵循的一些模式和方法；

    比如我们最为熟悉的 面向对象编程就是一种编程范式，与之对应或者结合开发的包括：面向过程编程、函数式编程、面向协议编程；

    另外还有两个对应的编程范式：命令式编程 和 声明式编程

        命令式编程： 命令式编程非常好理解，就是一步步给计算机命令，告诉它我们想做什么事情；

        声明式编程： 声明式编程通常是描述目标的性质，你应该是什么样的，依赖哪些状态，并且当依赖的状态发生改变时，我们通过某些方式通知目标作出相应；

    上面的描述还是太笼统了，我们来看一些具体点的例子；

2.2. 前端的编程范式

    下面的代码没有写过前端的可以简单看一下

    下面的代码是在前端开发中我写的两个demo，作用都是点击按钮后修改h2标签的内容：

        左边代码： 命令式编程，一步步告诉浏览器我要做什么事情；

        右边代码： 声明式编程，我只是告诉h2标签中我需要显示title，当title发生改变的时候，通过一些机制自动来更新状态；

2.3. Flutter的编程范式

从2009年开始（数据来自维基百科），声明式编程就开始流行起来，并且目前在Vue、React、包括iOS中的SwiftUI中以及Flutter目前都采用了声明式编程。

现在我们来开发一个需求：显示一个Hello World，之后又修改成了Hello Flutter

如果是传统的命令式编程，我们开发Flutter的模式很可能是这样的：（注意是想象中的伪代码）

整个过程，我们需要一步步告诉Flutter它需要做什么；

final text = new Text();

var title = "Hello World";

text.setContent(title);

// 修改数据

title = "Hello Flutter";

text.setContent(title);

如果是声明式编程，我们通常会维护一套数据集：

    这个数据集可能来自己父类、来自自身State管理、来自InheritedWidget、来自统一的状态管理的地方；

    总之，我们知道有这么一个数据集，并且告诉Flutter这些数据集在哪里使用；

var title = "Hello World";

Text(title); // 告诉Text内部显示的是title

// 数据改变

title = "Hello Flutter";

setState(() => null); // 通知重新build Widget即可

上面的代码过于简单，可能不能体现出Flutter声明式编程的优势所在，但是在以后的开发中，我们都是按照这种模式在进行开始，我们一起来慢慢体会；