阅读 3967

[译] Flutter 到底有多快?我开发了秒表应用来弄清楚。

Flutter 到底有多快?我开发了秒表应用来弄清楚。

图片来源: Petar Petkovski

这个周末,我花了点时间去用由谷歌新开发的 UI 框架 Flutter

从理论上讲,它听起来非常棒!

根据文档,高性能是预料之中的:

Flutter 旨在帮助开发者轻松地实现恒定的 60 fps。

但是 CPU 利用率如何?

太长了读不下去,直接看评论:不如原生好。你必须正确地做到:

  • 频繁地重绘用户界面代价是很高的。
  • 如果你经常调用 setState() 方法,请确保尽可能少地重新绘制用户界面。

我用 Flutter 框架开发了一个简单的秒表应用程序,并分析了 CPU 和内存的使用情况。

图左:iOS 秒表应用。 图右:用 Flutter 的版本。很漂亮吧?

实现

UI 界面是由两个对象驱动的: 秒表定时器

  • 用户可以通过点击这两个按钮来启动、停止和重置秒表。
  • 每当秒表开始计时时,都会创建一个周期性定时器,每 30 毫秒回调一次,并更新 UI 界面。

主界面是这样建立的:

class TimerPage extends StatefulWidget {
  TimerPage({Key key}) : super(key: key);

  TimerPageState createState() => new TimerPageState();
}

class TimerPageState extends State<TimerPage> {
  Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();

  void leftButtonPressed() {
    setState(() {
      if (stopwatch.isRunning) {
        print("${stopwatch.elapsedMilliseconds}");
      } else {
        stopwatch.reset();
      }
    });
  }

  void rightButtonPressed() {
    setState(() {
      if (stopwatch.isRunning) {
        stopwatch.stop();
      } else {
        stopwatch.start();
      }
    });
  }

  Widget buildFloatingButton(String text, VoidCallback callback) {
    TextStyle roundTextStyle = const TextStyle(fontSize: 16.0, color: Colors.white);
    return new FloatingActionButton(
      child: new Text(text, style: roundTextStyle),
      onPressed: callback);
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return new Column(
      children: <Widget>[
        new Container(height: 200.0, 
          child: new Center(
            child: new TimerText(stopwatch: stopwatch),
        )),
        new Row(mainAxisAlignment: MainAxisAlignment.spaceEvenly,
          children: <Widget>[
            buildFloatingButton(stopwatch.isRunning ? "lap" : "reset", leftButtonPressed),
            buildFloatingButton(stopwatch.isRunning ? "stop" : "start", rightButtonPressed),
        ]),
      ],
    );
  }
}
复制代码

这是如何运作的呢?

  • 两个按钮分别管理秒表对象的状态。
  • 当秒表更新时,setState() 会被调用,然后触发 build() 方法。
  • 作为 build() 方法的一部分, 一个新的 TimerText 会被创建。

TimerText 类看起来是这样的:

class TimerText extends StatefulWidget {
  TimerText({this.stopwatch});
  final Stopwatch stopwatch;

  TimerTextState createState() => new TimerTextState(stopwatch: stopwatch);
}

class TimerTextState extends State<TimerText> {

  Timer timer;
  final Stopwatch stopwatch;

  TimerTextState({this.stopwatch}) {
    timer = new Timer.periodic(new Duration(milliseconds: 30), callback);
  }
  
  void callback(Timer timer) {
    if (stopwatch.isRunning) {
      setState(() {

      });
    }
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    final TextStyle timerTextStyle = const TextStyle(fontSize: 60.0, fontFamily: "Open Sans");
    String formattedTime = TimerTextFormatter.format(stopwatch.elapsedMilliseconds);
    return new Text(formattedTime, style: timerTextStyle);
  }
}
复制代码

一些注意事项:

  • 定时器由 TimerTextState 对象所创建。每次触发回调后,如果秒表在运行,就会调用 setState() 方法。
  • 这会调用 build() 方法,并在更新的时候绘制一个新的 Text 对象。

正确使用

当我一开始开发这个 App 时,我管理了 TimerPage 类中对全部状态以及 UI 界面,其中包括了秒表和定时器。

这就意味着每次触发定时器的回调时,会重新构建整个 UI 界面。这是不必要且低效的:只有包含了过去时间的 Text 对象需要重新绘制 —— 特别是当每 30 毫秒计时器触发一次时。

如果我们考虑到未优化和已优化的部件树层次结构,这一点就变得更显而易见了:

创建一个独立的的 TimerText 类来封装定时器的逻辑,可以降低 CPU 负担。

换句话说:

  • 频繁地重绘 UI 用户界面代价很高。
  • 如果经常调用 setState() 方法,确保尽可能少地重新绘制 UI 用户界面。

Flutter 官方文档指出该平台对快速分配进行了优化:

Flutter 框架使用了一种功能式流程,这种流程很大程度上取决于内存分配器是否有效地处理了小型,短期的分配工作。

也许重建一棵部件树不能算作“小型,短期的分配”。实际上,我的代码优化了导致较低的 CPU 和内存使用率的问题(见下文)。

更新至 19–03–2018

自从这篇文章发表以来,一些谷歌工程师注意到了这一点,并做出了进一步的优化。

更新后的代码通过将 TimerText 分为了两个 MinutesAndSecondsHundredths 控件,进一步减少了用户界面的重绘:

进一步的 UI 界面优化(来源:谷歌)。

它们将自己注册为定时器回调的监听器,并且只有状态发生改变时才会重新绘制。这进一步优化了性能,因为现在每 30 毫秒只有 Hundredths 控件会渲染。

基准测试结果

我在发布模式下运行了这个应用程序(flutter run --release):

  • 设备: iPhone 6运行于iOS 11.2
  • Flutter 版本:0.1.5 (2018年2月22日)。
  • Xcode 9.2

我在 Xcode 中监控了三分钟的 CPU 和内存使用情况,并测试了三种不同模式下的性能表现。

未优化的代码

  • CPU 使用率:28%
  • 内存使用率:32 MB (App启动后的基准线为 17 MB)

优化方案 1(独立的定时文本控件)

  • CPU 使用率:25%
  • 内存使用率:25 MB (App启动后的基准线为 17 MB)

优化方案 2(独立的分钟、秒、分秒控件)

  • CPU Usage: 15% to 25%
  • 内存使用率:26 MB (App启动后的基准线为 17 MB)

在最后一个测试中,CPU 使用情况图密切地追踪了 GPU 线程,而 UI 线程保持地相当稳定。

注意:在低速模式下以相同的基准运行,CPU 的使用率超过了 50%。随着时间的推移,内存使用量也在不断增长

这可能意味着内存在开发模式下没有被释放。

关键要点:确保你的应用处于发布模式

请注意,当 CPU 使用率超过 20% 时,Xcode 会报告出一个非常高的电力消耗警告。

深入探讨

我在不断思考这些结果。每秒触发 30 次并且重新渲染一个文本标签的定时器不应该占用 25 %的双核 1.4GHz 的 CPU

Flutter 应用中的控件树是由声明式范型所构建的,而不是在 iOS 和安卓上的命令式编程模型。

但是,命令模式下性能是否更加好呢?

为了找到答案,我在 iOS 上开发了相同的秒表应用。

这是用 Swift 代码设置了一个定时器,并且每 30 毫秒更新一次文本标签:

startDate = Date()

Timer.scheduledTimer(withTimeInterval: 0.03, repeats: true) { timer in
    
    let elapsed = Date().timeIntervalSince(self.startDate)
    let hundreds = Int((elapsed - trunc(elapsed)) * 100.0)
    let seconds = Int(trunc(elapsed)) % 60
    let minutes = seconds / 60
    let hundredsStr = String(format: "%02d", hundreds)
    let secondsStr = String(format: "%02d", seconds)
    let minutesStr = String(format: "%02d", minutes)
    self.timerLabel.text = "\(minutesStr):\(secondsStr).\(hundredsStr)"
}
复制代码

为了完整性,这是我在 Dart 中使用的时间格式代码(优化方案 1):

class TimerTextFormatter {
  static String format(int milliseconds) {
    int hundreds = (milliseconds / 10).truncate();
    int seconds = (hundreds / 100).truncate();
    int minutes = (seconds / 60).truncate();

    String minutesStr = (minutes % 60).toString().padLeft(2, '0');
    String secondsStr = (seconds % 60).toString().padLeft(2, '0');
    String hundredsStr = (hundreds % 100).toString().padLeft(2, '0');

    return "$minutesStr:$secondsStr.$hundredsStr"; 
  }
}
复制代码

最后结果如何?

Flutter. CPU:25%,内存:22 MB

iOS. CPU:7%,内存:8 MB

Flutter 实现方式在 CPU 的使用情况超过了 3 倍以上,内存上也同样是 3 倍之多。

当定时器停止运行时,CPU 的使用率回到了 1%。这就证实了全部 CPU 的工作都用于处理定时器的回调和重新绘制 UI 界面。

这并不足以让人惊讶。

  • 在 Flutter 应用中,我每次都创建和渲染了一个新的 Text 控件。
  • 在 iOS 中,我只是更新了 UILabel 的文本。

“嘿!” —— 我听到你说的。“但是时间格式的代码是不同的!你怎么知道 CPU 使用率的差异不是因为这个?”

那么,我们不进行格式去修改这两个例子:

Swift:

startDate = Date()

Timer.scheduledTimer(withTimeInterval: 0.03, repeats: true) { timer in
    
    let elapsed = Date().timeIntervalSince(self.startDate)
    self.timerLabel.text = "\(elapsed)"
}
复制代码

Dart:

class TimerTextFormatter {
  static String format(int milliseconds) {
    return "$milliseconds"; 
  }
}
复制代码

最新结果:

Flutter. CPU:15%,内存:22 MB

iOS. CPU:8%,内存:8 MB

Flutter 的实现仍然是 CPU-intensive 的两倍。此外,它似乎在多线程(GPU,I/O 工作)上做了相当多的事情。但在 iOS 上,只有一个线程是处于活动状态的。

总结一下

我用一个具体的案例来对比了 Flutter/Dart 和 iOS/Swift 的性能表现。

数字是不会说谎的。当涉及到频繁的 UI 界面更新时候,鱼和熊掌不可兼得。 🎂

Flutter 框架让开发者用同样的代码库为 iOS 和安卓开发应用程序,像热加载等功能进一步提高了开发效率。但 Flutter 仍然处于初期阶段。我希望谷歌和社区可以改进运行时配置文件,更好地将好处带给终端用户。

至于你的应用程序,请务必考虑对代码进行微调,以减少用户界面的重绘。这份努力是值得。

我将这个项目的所有代码托管在这个 GitHub 仓库,你可以自己来运行一下。

不用客气!😊

这个样品项目是我第一次使用 Flutter 框架的实验。如果你知道如何编写更优雅的代码,我很乐意收到你的评论。

关于我: 我是一个自由职业的 iOS 开发者,同时兼顾在职工作,开源,写小项目和博客。

这是我的推特:@biz84。GiHub 主页:GitHub。欢迎一切的反馈,推文,有趣的资讯!想知道我最喜欢什么?许多的掌声 👏👏👏。噢,还有香蕉和面包。


掘金翻译计划 是一个翻译优质互联网技术文章的社区,文章来源为 掘金 上的英文分享文章。内容覆盖 AndroidiOS前端后端区块链产品设计人工智能等领域,想要查看更多优质译文请持续关注 掘金翻译计划官方微博知乎专栏

关注下面的标签,发现更多相似文章
评论
说说你的看法