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Flutter完整开发实战详解(九、 深入绘制原理)

作为系列文章的第九篇,本篇主要深入了解 Widget 中绘制相关的原理,探索 Flutter 里的 RenderObject 最后是如何走完屏幕上的最后一步,结尾再通过实际例子理解如何设计一个 Flutter 的自定义绘制。

前文:

在第六、第七篇中我们知道了 WidgetElementRenderObject 的关系,同时也知道了Widget 的布局逻辑,最终所有 Widget 都转化为 RenderObject 对象, 它们堆叠出我们想要的画面。

所以在 Flutter 中,最终页面的 LayoutPaint 等都会发生在 Widget 所对应的 RenderObject 子类中,而 RenderObject 也是 Flutter 跨平台的最大的特点之一:所有的控件都与平台无关 ,这里简单的人话就是: Flutter 只要求系统提供的 “Canvas”,然后开发者通过 Widget 生成 RenderObject “直接” 通过引擎绘制到屏幕上。

ps 从这里开始篇幅略长,可能需要消费您的一点耐心。

一、绘制过程

我们知道 Widget 最终都转化为 RenderObject , 所以了解绘制我们直接先看 RenderObjectpaint 方法。

如下图所示,所有的 RenderObject 子类都必须实现 paint 方法,并且该方法并不是给用户直接调用,需要更新绘制时,你可以通过 markNeddsPaint 方法去触发界面绘制。

image.png

那么,按照“国际流程”,在经历大小和布局等位置计算之后,最终 paint 方法会被调用,该方法带有两个参数: PaintingContextOffset ,它们就是完成绘制的关键所在,那么相信此时大家肯定有个疑问就是:

  • PaintingContext 是什么?
  • Offset 是什么?

通过飞速查阅源码,我们可以首先了解到有 :

  • PaintingContext 的关键是 A place to paint ,同时它在父类 ClipContext 是包含有 Canvas ,并且 PaintingContext 的构造方法是 @protected,只在 PaintingContext.repaintCompositedChildpushLayer 时自动创建。

  • Offsetpaint 中主要是提供当前控件在屏幕的相对偏移值,提供绘制时确定绘制的坐标。

OK,继续往下走,那么既然 PaintingContext 叫 Context ,那它肯定是存在上下文关系,那它是在哪里开始创建的呢?

通过调试源码可知,项目在 runApp 时通过 WidgetsFlutterBinding 启动,而在以前的篇幅中我们知道, WidgetsFlutterBinding 是一个“胶水类”,它会触发 mixinRendererBinding ,如下图创建出根 node 的 PaintingContext

好了,那么Offset 呢?如下图,对于 Offset 的传递,是通过父控件和子控件的 offset 相加之后,一级一级的将需要绘制的坐标结合去传递的。

目前简单来说,通过 PaintingContextOffset ,在布局之后我们就可以在屏幕上准确的地方绘制会需要的画面。

1、测试绘制

这里我们先做一个有趣的测试。

我们现在屏幕上通过 Container 限制一个高为 60 的绿色容器,如下图,暂时忽略容器内的 Slider 控件 ,我们图中绘制了一个 100 x 100 的红色方块,这时候我们会看到下图右边的效果是:纳尼?为什么只有这么小?

事实上,因为正常 Flutter 在绘制 Container 的时候,AppBar 已经帮我们计算了状态栏和标题栏高度偏差,但我们这里在用 Canvas 时直接粗暴的 drawRect,绘制出来的红色小方框,左部和顶部起点均为0,其实是从状态栏开始计算绘制的。

那如果我们调整位置呢?把起点 top 调整到 300,出现了如下图的效果:纳尼?红色小方块居然画出去了,明明 Container 只有绿色的大小。

其实这里的问题还是在于 PaintingContext ,它有一个参数是 estimatedBounds ,而 estimatedBounds 正常是在创建时通过 child.paintBounds 赋值的,但是对于 estimatedBounds 还有如下的描述:原来画出去也是可以。

The canvas will allow painting outside these bounds.
The [estimatedBounds] rectangle is in the [canvas] coordinate system.
复制代码

所以到这里你可以通俗的总结, 对于 Flutter 而言,整个屏幕都是一块画布,我们通过各种 OffsetRect 确定了位置,然后通过 PaintingContextCanvas 绘制上去,目标是整个屏幕区域,整个屏幕就是一帧,每次改变都是重新绘制。

2、RepaintBoundary

当然,每次重新绘制并不是完全重新绘制 ,这里面其实是存在一些规制的。

还记得前面的 markNeedsPaint 方法吗 ?我们先从 markNeedsPaint() 开始, 总结出其大致流程如下图,可以看到 markNeedsPaintrequestVisualUpdate 时确实触发了引擎去更新绘制界面。

绘制大致流程图

接着我们看源码,如源码所示,当调用 markNeedsPaint() 时,RenderObject 就会往上的父节点去查找,根据 isRepaintBoundary 是否为 true,会决定是否从这里开始去触发重绘。换个说法就是,确定要更新哪些区域。

所以其实流程应该是:通过isRepaintBoundary 往上确定了更新区域,通过 requestVisualUpdate 方法触发更新往下绘制。

markNeedsPaint

并且从源码中可以看出, isRepaintBoundary 只有 get ,所以它只能被子类 override ,由子类表明是否是为重绘的边缘,比如 RenderProxyBoxRenderViewRenderFlowRenderObjectisRepaintBoundary 都是 true。

所以如果一个区域绘制很频繁,且可以不影响父控件的情况下,其实可以将 override isRepaintBoundary 为 true。

3、Layer

上文我们知道了,当 isRepaintBoundary 为 true 时,那么该区域就是一个可更新绘制区域,而当这个区域形成时, 其实就会新创建一个 Layer

不同的 Layer 下的 RenderObject 是可以独立的工作,比如 OffsetLayer 就在 RenderObject 中用到,它就是用来做定位绘制的。

同时这也引生出了一个结论:不是每个 RenderObject 都具有 Layer 的,因为这受 isRepaintBoundary 的影响。

其次在 RenderObject 中还有一个属性叫 needsCompositing ,它会影响生成多少层的 Layer ,而这些 Layer 又会组成一棵 Layer Tree 。好吧,到这里又多了一个树,实际上这颗树才是所谓真正去给引擎绘制的树。

到这里我们大概就了解了 RenderObject 的整个绘制流程,并且这个绘制时机我们是去“触发”的,而不是主动调用,并且更新是判断区域的。 嗯~有点 React 的味道!

二、Slider 控件的绘制实现

前面我们讲了那么多绘制的流程,现在让我们从 Slider 这个控件的源码,去看看一个绘制控件的设计实现吧。

整个 Slider 的实现可以说是很 Flutter 了,大体结构如下图。

_RenderSlider 中,除了 手势动画 之外,其余的每个绘制的部分,都是独立的 Component 去完成绘制,而这些 Component 都是通过 SliderThemeSliderThemeData 提供的。

巧合的是,SliderTheme 本身就是一个 InheritedWidget 。看过以前篇章的同学应该会知道, InheritedWidget 一般就是用于做状态共享的,所以如果你需要自定义 Slider ,完成可以通过 SliderTheme 嵌套,然后通过 SliderThemeData 选择性的自定义你需要的模块。

并且如下图,在 _RenderSlider 中注册时手势和动画,会在监听中去触发 markNeedsPaint 方法,这就是为什么你的触摸能够响应画面的原因了。

同时可以看到 _SliderRender内的参数都重写了 getset 方法, 在 set 时也会有 markNeedsPaint() ,或者调用 _updateLabelPainter 去间接调用 markNeedsLayout

image.png

至于 Slider 内的各种 Shape 的绘制这里就不展开了,都是 Canvas 标准的 pathTodrawRecttranslatedrawPath等熟悉的操作了。

自此,第九篇终于结束了!(///▽///)

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文章

《Flutter完整开发实战详解(一、Dart语言和Flutter基础)》

《Flutter完整开发实战详解(二、 快速开发实战篇)》

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我们还会再见吗?

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