Flutter启动流程浅析

一，Mixins

1，定义：Mixins 是一种在多个类层次结构中重用类代码的方法。

个人理解：就是一个类，这个类有一些方法，其他类可以在不继承这个类的情况下使用这个类的方法。

2，几个关键词

（1）mixin:一般使用mixin关键字定义可以混合的类；

（2）with:使用混合时用with关键字；

（1）on:添加限定条件，如下，意思是这个类只能被on的类或者子类混合

3，现在有这个情况：

class A{A(){print('A constructor');}log() => print('A log');
}
mixin AA on A{log() {print('AA log');}
}
mixin AB on A{@overridelog() {super.log();print('AB log');}
}
//C是A的子类，所以可以混合AA和AB
class C extends A with AA,AB{@overridelog() {super.log();print('C log');}
}

类C继承类A，并且混合了AA和AB，这几个类都有log方法，现在执行：

C().log()，会输出什么？

答案是：

I/flutter (16574): A constructor
I/flutter (16574): AA log
I/flutter (16574): AB log
I/flutter (16574): C log

因为混合类时，进行混合的多个类是线性的，所以他们的共有方法不会冲突，会优先调用后面混合的类的方法，所以混合的顺序决定了混合时相同的方法的处理逻辑。

像这个例子，执行的方法肯定是C.log，但因为super.log()，所以会调用AB.log,AA.log,因为AA.log没有super,所以没有调用A.log。

mixin的类不能有构造函数,不能继承其他类，因为mixin机制语义上是向一个类混入其他类的方法或者成员变量,使得我们可以在混合类中访问到混入类的方法或者属性。而混入其他类的构造函数实际上是没有意义的,因为不会有人手动去调用这个混入类的构造函数。

二，runAPP()

从这儿开始执行：

runApp(const MyApp());void runApp(Widget app) {//1,初始化//2，绑定根节点//3，绘制热身帧WidgetsFlutterBinding.ensureInitialized()..scheduleAttachRootWidget(app)..scheduleWarmUpFrame();
}

2.1，初始化

2.1.1，初始化函数

看下初始化函数，这儿是WidgetsFlutterBinding的单例过程，因为要确保flutter完成初始化并且只完成一次，这儿调用了自己的构造器

static WidgetsBinding ensureInitialized() {if (WidgetsBinding._instance == null)WidgetsFlutterBinding();return WidgetsBinding.instance;
}

对于WidgetsFlutterBinding这个类，继承了BindingBase并且混入了7个类：

class WidgetsFlutterBinding extends BindingBase with GestureBinding, SchedulerBinding, ServicesBinding, PaintingBinding, SemanticsBinding, RendererBinding, WidgetsBinding{

因为WidgetsFlutterBinding继承BindingBase，在调用构造方法前会先调用BindingBase的构造方法，所以看下父类BindingBase的构造方法：

BindingBase() {developer.Timeline.startSync('Framework initialization');//注意：这个方法，其他七个混入的类都有//绑定初始化initInstances();//在绑定初始化完成后进行服务初始化initServiceExtensions();developer.postEvent('Flutter.FrameworkInitialization', <String, String>{});developer.Timeline.finishSync();
}

因为initInstances()方法，其他几个混入的类都有，所以WidgetsBinding 会覆盖前面混入的 initInstances()，所以 WidgetsBinding 的 initInstances() 会首先被调用，而 WidgetsBinding 还有其他几个混入的类的 initInstances 函数中都执行了

super.initInstances();

所以根据mixin的特性 initInstances 的执行顺序依次是：BindingBase -> GestureBinding -> SchedulerBinding -> ServicesBinding -> PaintingBinding -> SemanticsBinding -> RendererBinding -> WidgetsBinding，从而依次完成各个 Binding 的初始化相关工作。

2.1.2，七个Bindding

1，GestureBinding：手势事件绑定，主要处理触屏幕指针事件的分发以及事件最终回调处理。

2，SchedulerBinding：绘制调度绑定,和绘制渲染流程有关。

3，ServicesBinding：

（1）platform与flutter层通信相关服务的初始化，接收MethodChannel和SystemChannels传递过来的消息；

（2）注册监听了flutter app的生命周期变化事件，根据生命周期状态决定是否允许发起绘制任务

4，PaintingBinding：和图片缓存有关。

5，SemanticsBinding：语义相关的初始化，主要就是描述应用程序中的UI信息，用于读屏使用。

6，RendererBinding：

（1）初始化了渲染管道PipelineOwner和RenderView，这就是我们屏幕真实显示的那个View，Flutter是单页面的UI框架，renderView就是这个时间点被初始化出来的。

（2）注意初始化方法中把renderView挂载到pipelineOwner.rootNode上，RenderView是RenderObject的子类，renderView其实是Render tree 的根节点，后续会讲到。

7，WidgetsBinding：

（1）初始化了一个BuildOwner对象，它主要是执行widget tree的build任务；

（2）执行了一些window的回调。

2.2，绑定根节点

2.2.1，接下来看绑定根节点的方法scheduleAttachRootWidget()

void scheduleAttachRootWidget(Widget rootWidget) {Timer.run(() {//传入了rootWidget，这个rootWidget就是我们构建的MyApp()，这个方法主要是绑定根节点attachRootWidget(rootWidget);});
}

///    创建树的根节点
///    这个方法主要是将根widget和根element和根renderObject关联起来
///    并将唯一的BuildOwner对象引用作为根对象的持有对象，通过继承关系层层传递
void attachRootWidget(Widget rootWidget) {final bool isBootstrapFrame = renderViewElement == null;_readyToProduceFrames = true;//1，初始化了一个RenderObjectToWidgetAdapter对象//RenderObjectToWidgetAdapter继承RenderObjectWidget，所以本质是一个widget，可以说创建了widget树的根节点//调用attachToRenderTree_renderViewElement = RenderObjectToWidgetAdapter<RenderBox>(container: renderView,//之前介绍的在RendererBinding初始化的对象，也是renderObject的根节点debugShortDescription: '[root]',child: rootWidget,//根widget，就是runAPP传入的MyApp()).attachToRenderTree(buildOwner!, renderViewElement as RenderObjectToWidgetElement<RenderBox>?);if (isBootstrapFrame) {SchedulerBinding.instance.ensureVisualUpdate();}
}RenderView get renderView => _pipelineOwner.rootNode! as RenderView;

/// 这儿创建了element树的根节点，并返回了element
/// 也就是_renderViewElement其实就是element树的根
RenderObjectToWidgetElement<T> attachToRenderTree(BuildOwner owner, [ RenderObjectToWidgetElement<T>? element ]) {if (element == null) {owner.lockState(() {//创建element树的根节点 RenderObjectToWidgetElementelement = createElement();assert(element != null);//绑定BuildOwner，通过 BuildOwner 构建需要构建的 elementelement!.assignOwner(owner);});//BuildOwner构建elementowner.buildScope(element!, () {element!.mount(null, null);});} else {element._newWidget = this;element.markNeedsBuild();}return element!;
}

现在为止，出现了三棵树的根：

widget树：RenderObjectToWidgetAdapter对象；

element树：RenderObjectToWidgetElement对象；

renderObject树：RenderView对象。

接下来看mount方法，作用就是将element添加到树种的parent节点上。

//1，RenderObjectToWidgetElement：
@override
void mount(Element? parent, Object? newSlot) {assert(parent == null);//先看下mount方法都做了什么super.mount(parent, newSlot);//在这儿触发了_rebuild方法，该方法调用了updateChild方法_rebuild();assert(_child != null);
}//2, RenderObjectElement：//创建了renderObject@overridevoid mount(Element? parent, Object? newSlot) {super.mount(parent, newSlot);_renderObject = (widget as RenderObjectWidget).createRenderObject(this);attachRenderObject(newSlot);_dirty = false;}//因为widget是RenderObjectToWidgetAdapter类型，其createRenderObject返回的了container//这个container就是我们之前传的renderViewRenderObjectWithChildMixin<T> createRenderObject(BuildContext context) => container;//将renderObject挂载到RenderObject Tree上void attachRenderObject(Object? newSlot) {_slot = newSlot;_ancestorRenderObjectElement = _findAncestorRenderObjectElement();_ancestorRenderObjectElement?.insertRenderObjectChild(renderObject, newSlot);final ParentDataElement<ParentData>? parentDataElement = _findAncestorParentDataElement();if (parentDataElement != null)_updateParentData(parentDataElement.widget as ParentDataWidget<ParentData>);}//3, Element：//首先执行的mount，主要是设置parent，slot等的值void mount(Element? parent, Object? newSlot) {_parent = parent;//element树上的父节点_slot = newSlot;//子element在父节点上的位置_lifecycleState = _ElementLifecycle.active;_depth = _parent != null ? _parent!.depth + 1 : 1;//element树的深度if (parent != null) {_owner = parent.owner;}final Key? key = widget.key;if (key is GlobalKey) {owner!._registerGlobalKey(key, this);}_updateInheritance();attachNotificationTree();}

以上mount执行顺序为Element.mount->RenderObjectElement.mount->RenderObjectToWidgetElement.mount，执行完毕后在Element.mount

函数这里会触发_rebuild();在_rebuild()里面我们看到了Element.updateChild()。

  void _rebuild() {try {//_child为null，第二个入参就是MyApp()_child = updateChild(_child, (widget as RenderObjectToWidgetAdapter<T>).child, _rootChildSlot);} catch (exception, stack) {...}}

Element.updateChild()其实是element很重要的一个方法，作为widget和renderobject的桥梁，这个方法会根据不同的条件去创建、更新、删除element。

这里可见就是build子widget，这里就是build MyApp()

  //这里传的child是null
Element? updateChild(Element? child, Widget? newWidget, Object? newSlot) {final Element newChild;if (child != null) {//.......} else {newChild = inflateWidget(newWidget, newSlot);}return newChild;}

updateChild里有调用inflateWidget方法，inflateWidget这个函数

  Element inflateWidget(Widget newWidget, Object? newSlot) {...try {...//这儿就是为widget创建对应的element对象，所以widget和element关联起来了final Element newChild = newWidget.createElement();//又调用了mount方法，将子element挂载到当前element结点上newChild.mount(this, newSlot);return newChild;} finally {...}}

在这个函数里面就会触发 createElement去创建element ,element又会去调用对应类的mount函数。

经过一系列的流程之后，又会回到inflateWidget这个函数中，再次触发新的mount函数，形成一个层层调用，不断创建parentElement到childElement的过程,这个过程完成了element tree的构建。

2.2.2，三棵树简介

WIdget树：存放渲染内容

element树：分离 WidgetTree 和真正的渲染对象的中间层， WidgetTree 用来描述对应的Element 属性,同时持有Widget和RenderObject，存放上下文信息，通过它来遍历视图树，支撑UI结构。

RenderObject树：用于应用界面的布局和绘制，负责真正的渲染，保存了元素的大小，布局等信息，实例化一个 RenderObject 是非常耗能的。

总结：

当应用启动时Flutter会遍历并创建所有的 Widget 形成 Widget Tree，通过调用 Widget 上的 createElement() 方法创建每个 Element 对象，形成 Element Tree。最后调用 Element 的 createRenderObject() 方法创建每个渲染对象，形成一个 Render Tree。

为什么要这样？

widget的重建开销非常小，所以可以随意的重建，因为它不一会导致页面重绘，并且它也不一定会常常变化。 而renderObject如果频繁创建和销毁成本就很高了，对性能的影响比较大，因此它会缓存所有页面元素，只是当这些元素有变化时才去重绘页面。

而判断页面有无变化就依靠element了，每次widget变化时element会比较前后两个widget，只有当某一个位置的Widget和新Widget不一致，才会重新创建Element和widget；其他时候则只会修改renderObject的配置而不会进行耗费性能的RenderObject的实例化工作了。

2.3，绘制热身帧

void scheduleWarmUpFrame() {if (_warmUpFrame || schedulerPhase != SchedulerPhase.idle)return;_warmUpFrame = true;final TimelineTask timelineTask = TimelineTask()..start('Warm-up frame');final bool hadScheduledFrame = _hasScheduledFrame;Timer.run(() {assert(_warmUpFrame);//1，handleBeginFrame(null);});Timer.run(() {assert(_warmUpFrame);//2，handleDrawFrame();resetEpoch();_warmUpFrame = false;if (hadScheduledFrame)scheduleFrame();});lockEvents(() async {await endOfFrame;timelineTask.finish();});
}

scheduleWarmUpFrame绘制的是根节点RenderObject对应的TransformLayer对象，调用handleBeginFrame和handleDrawFrame方法，通过pipelineOwner去执行layout，paint等一些列操作。

并且scheduleWarmUpFrame是立即去绘制的，因为启动的显示要越快越好。

后面的lockEvents也是为了等待预约帧绘制完成后再去执行其他的任务。