Flutter之万物皆Widget（一种你没见过的方式来深入Widget）

背景

为什么说Flutter万物皆Widget？首先你要知道，Flutter是什么，它是一个现代的响应式框架、一个2D渲染引擎、现成的widget和开发工具，基于Skia，一个性能彪悍的2D图像绘制引擎，2005年被Google收购，被广泛应用于Chrome和Android之上，等等吧，说白一点，Flutter就是一个UI框架，所以说，万物皆Widget，而Widget的中文意思是小部件，它为什么不能像Android或者Ios一样叫做View呢？因为widget既可以是一个结构元素（如按钮或菜单）、也可以是一个文本样式元素（如字体或颜色方案）、布局的一个方面（如填充）等等，我们可以统筹它们为wiget，而不是view，根据基本的命名规范，这就是一种合理的命名抽象。那么接下来我们学什么？

  • Widget是什么
  • Widget类结构
  • 跟着我实现一个widget（直接继承widget抽象类）
  • Element类结构
  • 深入理解Element

Widget是什么

其实上面说了，一切皆Widget，那我们可不可以认为，在flutter的框架中，用到的东西都是Widget呢，当然不是哈，由于它是基于Dart，所以有很多Dart的库，还是可以使用的，比如AES，RSA加密解密，Json序列化等等，但你可以这么说，一切构建图形相关的东西都是Widget，这就是Widget

Widget类结构

为什么说下类结构呢？类结构可以很清晰帮助我们梳理逻辑，从全局的角度看待整个结构

image
  • RenderObjectWidget 看名字我们判断，它是持有RenderObject对象的Widget，而通过其他通道了解到，RenderObject实际上是完成界面的布局、测量与绘制,像Padding，Table，Align都是它的子类
  • StatefulWidget 多了一个State状态的Widget，子类都是可以动态改变的如CheckBox，Switch
  • StatelessWidget 就是一个普通的Widget,不可变如Icon，Text。
  • ProxyWidget InheritedWidget就是它的子类，我们暂且认为它是子类能从父类拿数据的关键，以后再研究，大多数的主题都是继承自ProxyWidget

跟我一起实现一个Widget

我不想和别人的教程思路一样，既然万物皆Widget，那我们就从实现一个Widget开始，然后一步步深入，看到什么就去了解什么？来上代码

class TestWidget extends Widget{
  @override
  Element createElement() {
    // TODO: implement createElement
    throw UnimplementedError();
  }
}

创建一个TestWidget然后继承Widget，然后会让你重写函数createElement，返回一个Element，通过这个我们看的出，其实我们创建的Widget，最终肯定是创建了一个Element，那Element到底是什么呢？同样的思路，我们继承Element看一下

class TestElement extends Element{

  TestElement(Widget widget) : super(widget);

  @override
  bool get debugDoingBuild => throw UnimplementedError();

  @override
  void performRebuild() {
  }

}

多了一个构造函数，传递Widget对象，get函数debugDoingBuild，还有performRebuild函数，都是干嘛的呢？

abstract class Element extends DiagnosticableTree implements BuildContext 

abstract class BuildContext {

  /// Whether the [widget] is currently updating the widget or render tree.
  ///
  /// For [StatefulWidget]s and [StatelessWidget]s this flag is true while
  /// their respective build methods are executing.
  /// [RenderObjectWidget]s set this to true while creating or configuring their
  /// associated [RenderObject]s.
  /// Other [Widget] types may set this to true for conceptually similar phases
  /// of their lifecycle.
  ///
  /// When this is true, it is safe for [widget] to establish a dependency to an
  /// [InheritedWidget] by calling [dependOnInheritedElement] or
  /// [dependOnInheritedWidgetOfExactType].
  ///
  /// Accessing this flag in release mode is not valid.
  bool get debugDoingBuild;

经过代码的跟踪我们发现一些注解：

  • Element继承自DiagnosticableTree，并实现BuildContext
  • DiagnosticableTree是个“诊断树”，主要作用是提供调试信息。
  • BuildContext类似原生系统的上下文，它定义了debugDoingBuild，通过注解我们知道，它应该就是一个debug用的一个标志位。
  • performRebuild 经过源码查看后发现，由rebuild()调用如下
  void rebuild() {
     if (!_active || !_dirty)
      return;
    performRebuild();
  }
  
    @override
  void update(ProxyWidget newWidget) {
    rebuild();
  }

首先说明下，这个并不是Element的源码，我摘自StatelessElement，是Element的子类，这说明在update函数后，Element就会直接执行performRebuild函数，那我们完善下自定义的Element逻辑

class TestElement extends Element {

  TestElement(Widget widget) : super(widget);

  @override
  bool get debugDoingBuild => throw UnimplementedError();

  @override
  void performRebuild() {
  }

  @override
  void update(Widget newWidget) {
    super.update(newWidget);
    print("TestWidget update");
    performRebuild();
  }

  @override
  TestWidget get widget => super.widget as TestWidget;

  Widget build() => widget.build(this);
}

在update的时候执行performRebuild(),但是performRebuild执行什么呢？我们结合一下StatelessElement的实现，发现，它调用了传递进来的Widget参数build函数，那么我们就在TestWidget中添加函数，并完善下逻辑后是这样的

class TestWidget extends Widget {

  @override
  Element createElement() {
    /// 将自己传递进去，让Element调用下面的build函数
    return TestElement(this);
  }
   /// 这个context其实就是Element
  Widget build(BuildContext context) {
    print("TestWidget build");
    return Text("TestWidget");
  }
}

class TestElement extends Element {

  Element _child;

  TestElement(Widget widget) : super(widget);

  @override
  bool get debugDoingBuild => throw UnimplementedError();

  @override
  void performRebuild() {
    ///调用build函数
    var _build = build();
    ///更新子视图
   _child =  updateChild(_child, _build, slot);
  }

  @override
  void update(Widget newWidget) {
    super.update(newWidget);
    print("TestWidget update");
    ///更新
    performRebuild();
  }

  ///将widget强转成TestWidget
  @override
  TestWidget get widget => super.widget as TestWidget;
  /// 调用TestWidget的build函数
  Widget build() => widget.build(this);
}

然后将其放入main.dart中如图

image

最终效果展示，如图

[图片上传失败...(image-72eee6-1600853501724)]

展示出来了，我们简单总结一下，到目前你学到了什么？

  • Widget会创建Element对象（调用createElement并不是Widget，而是Framework）
  • Widget并没有实际的操控UI
  • Element是在update的时候重新调用Widget的build函数来构建子Widget
  • updateChild会根据传入的Widget生成新的Element
  • Widget的函数build，传入的context其实就是它创建的Element对象，那么为什么这么设计呢？一方面它可以隔离掉一些Element的细节，避免Widget频繁调用或者误操作带来的不确定问题，一方面context上下文可以存储树的结构，来从树种查找元素。

其实可以很简单的理解为，Widget就是Element的配置信息，在Dart虚拟机中会频繁的创建和销毁，由于量比较大，所以抽象一层Element来读取配置信息，做一层过滤，最终再真实的绘制出来，这样做的好处就是避免不必要的刷新。接下来我们深入了解下Element

Element类结构

在深入了解Element之前我们也从全局看下它的结构

image

可以看到，Element最主要的两个抽象：

  • ComponentElement
  • RenderObjectElement

都是干嘛的呢？经过看源码，发现ComponentElement，其实做了一件事情就是在mount函数中，判断Element是第一次创建，然后调用_firstBuild,最终通过rebuild调用performRebuild，通过上面我们也知道performRebuild最终调用updateChild来绘制UI
而RenderObjectElement就比较复杂一点，它创建了RenderObject，通过RenderObjectWidget的createRenderObject方法，通过以前的学习，我们也知道RenderObject其实是真正绘制UI的对象，所以我们暂且认为RenderObjectElement其实就是可以直接操控RenderObject，一种更直接的方式来控制UI。

深入理解Element

为什么要深入理解Element呢，由于大多数情况下，我们开发者并不会直接操作Element，但对于想要全局了解FlutterUI框架至关重要，特别实在一些状态管理的框架中，如Provider，他们都定制了自己的Element实现，那么这么重要，我们需要从哪方面了解呢？一个很重要的知识点就是生命周期，只有了解了正确的生命周期，你才能在合适的时间做合适的操作

image

为了验证该图，我们加入日志打印下，代码如下：

/// 创建LifecycleElement 实现生命周期函数
class LifecycleElement extends TestElement{
  
  LifecycleElement(Widget widget) : super(widget);

  @override
  void mount(Element parent, newSlot) {
    print("LifecycleElement mount");
    super.mount(parent, newSlot);
  }

  @override
  void unmount() {
    print("LifecycleElement unmount");
    super.unmount();
  }

  @override
  void activate() {
    print("LifecycleElement activate");
    super.activate();
  }

  @override
  void rebuild() {
    print("LifecycleElement rebuild");
    super.rebuild();
  }

  @override
  void deactivate() {
    print("LifecycleElement deactivate");
    super.deactivate();
  }

  @override
  void didChangeDependencies() {
    print("LifecycleElement didChangeDependencies");
    super.didChangeDependencies();
  }

  @override
  void update(Widget newWidget) {
    print("LifecycleElement update");
    super.update(newWidget);
  }

  @override
  Element updateChild(Element child, Widget newWidget, newSlot) {
    print("LifecycleElement updateChild");
    return super.updateChild(child, newWidget, newSlot);
  }

  @override
  void deactivateChild(Element child) {
    print("LifecycleElement deactivateChild");
    super.deactivateChild(child);
  }

}

class TestWidget extends Widget {

  @override
  Element createElement() {
    /// 将自己传递进去，让Element调用下面的build函数
    /// 更新TestElement为LifecycleElement
    return LifecycleElement(this);
  }
  /// 这个context其实就是Element
  Widget build(BuildContext context) {
    return Text("TestWidget");
  }
}

然后改造下main.dart, 如下

///添加变量
  bool isShow = true;
/// 加入变量控制
  isShow ? TestWidget() : Container(),
/// 将floatingActionButton改为这样的实现
 onPressed: () {
          setState(() {
            isShow = !isShow;
          });
        },

运行一下项目查看日志

image
  • 调用 element.mount(parentElement,newSlot)
  • 调用 update(Widget newWidget)
  • 调用 updateChild(Element child, Widget newWidget, newSlot)

然后我们点击下按钮

image
  • 调用 deactivate()
  • 调用 unmount()

我们再点击下按钮

image

这次只有mount，为什么？由于Widget本身不可变，我判断是因为这个导致的，那如何判断呢？下面介绍一个小技巧，其实flutter的framework层是可以加入调试代码的，我们加入日志看下，如下：

/// widget 基类其实有一个canUpdate函数，我们猜测肯定是这里导致的，加入日志如下
  static bool canUpdate(Widget oldWidget, Widget newWidget) {
    
    if(oldWidget.toString()=="TestWidget") {
      print("canUpdate${oldWidget.runtimeType == newWidget.runtimeType
          && oldWidget.key == newWidget.key}");
    }

    return oldWidget.runtimeType == newWidget.runtimeType
        && oldWidget.key == newWidget.key;
  }

是个静态函数，肯定是在Element中被调用的，我们找下

@mustCallSuper
  void update(covariant Widget newWidget) {
  
     if (newWidget.toString() == "TestWidget") {
      print("TestWidget update start");
    }
  
    assert(_debugLifecycleState == _ElementLifecycle.active
        && widget != null
        && newWidget != null
        && newWidget != widget
        && depth != null
        && _active
        && Widget.canUpdate(widget, newWidget));

    assert(() {
      _debugForgottenChildrenWithGlobalKey.forEach(_debugRemoveGlobalKeyReservation);
      _debugForgottenChildrenWithGlobalKey.clear();
      return true;
    }());
      if (newWidget.toString() == "TestWidget") {
      print("TestWidget:${newWidget.hashCode}");
    }
    _widget = newWidget;
  }

如上代码是Element的源码，这里调用了canUpdate函数，如果不需要更新的话，就直接中断了执行，我们重新运行下demo,并在加一个print来验证一下newWidget是什么样子的，这里加入newWidget.toString() == "TestWidget"，主要是为了过滤垃圾日志，重新运行项目。如图

image

点击后按钮

image

再点击

image

发现并没有调用canUpdate，那我们如何让它重新加载回来呢？我们查查资料，改造下例子

  @override
  void mount(Element parent, newSlot) {
    print("LifecycleElement mount");
    super.mount(parent, newSlot);
    assert(_child == null);
    print("LifecycleElement firstBuild");
    performRebuild();
  }

mount函数加入performRebuild()函数，最终会触发updateChild，加assert断言是防止后面再加载进来的时候多次触发updateChild，然后改造下main.dart

@override
  Widget build(BuildContext context) {
    // This method is rerun every time setState is called, for instance as done
    // by the _incrementCounter method above.
    //
    // The Flutter framework has been optimized to make rerunning build methods
    // fast, so that you can just rebuild anything that needs updating rather
    // than having to individually change instances of widgets.
    return Scaffold(
      appBar: AppBar(
        // Here we take the value from the MyHomePage object that was created by
        // the App.build method, and use it to set our appbar title.
        title: Text(widget.title),
      ),
      body: Center(
        // Center is a layout widget. It takes a single child and positions it
        // in the middle of the parent.
        child: isShow ? TestWidget() : Container(),
      ),
      floatingActionButton: FloatingActionButton(
        onPressed: () {
          setState(() {
            isShow = !isShow;
          });
        },
        tooltip: 'Increment',
        child: Icon(Icons.add),
      ), // This trailing comma makes auto-formatting nicer for build methods.
    );
  }

去掉Column，这里是由于我们没有处理widget的index逻辑，导致在Column里不正常，后续我们再研究为什么，先来看下生命周期的回调

第一次运行

[图片上传失败...(image-be90d-1600853501724)]

点击按钮

image

又发现一个问题，为什么我们的断言没生效呢？怎么又出现了firstBuild？哈哈，这里不要纠结，由于TestWidget并非const，导致setState后，又重新被创建了，而对应的Element也同样是创建了新的值，最终导致被重新执行。其实这个TestWidget已经不是上一个了,那我们加入 const修饰再看看

/// 改成const
const TestWidget()

/// 加入当前widget hashcode输出，用来判断两次是否一致
  @override
  void mount(Element parent, newSlot) {
    print("LifecycleElement  widget hashcode${widget.hashCode}");
    print("LifecycleElement hashcode${this.hashCode}");
    print("LifecycleElement mount");
    super.mount(parent, newSlot);
    assert(_child == null);
    print("LifecycleElement firstBuild");
    performRebuild();
  }

最终（启动，点击按钮两次的效果）运行效果如下：

image

两次运行Widget保持一致，这就避免了Widget的重建

小结

经过测试我们发现：

  • Widget的创建可以做到复用，通过const修饰
  • Element并没有复用,其实原因应该是在于isShow为false的时候导致其被deactivate 然后unmount，从Element树种被移除掉。
  • 有的人肯定有些疑问，怎么全程没看到activate呢？它不应该属于生命周期的一部分吗？这个就需要用到Key了，在接下来的课程里，讲到Key的时候，我们再详细的学习。

总结

本期我们对Widget，Element有了一个详细的认知，但其实它还有一个State类（StatefulWidget的核心实现）和RenderObject类，这两个下期我再分析。

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