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。
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