說說Flutter中的無名英雄 —— Focus

Focus系列的Widget及功能類在Flutter中能夠說是無名英雄的存在，默默的付出但卻不太爲人所知。在平常開發使用中也不太會用到它，這是爲何呢？帶着這個問題咱們開始今天的內容。

1.Focus相關介紹

這裏大體介紹一些Focus相關Widget及功能類，便於後面理解Focus Tree部分。本篇源碼基於1.20.0-2.0.pre。

1.1 FocusNode

FocusNode是用於Widget獲取鍵盤焦點和處理鍵盤事件的對象。它是繼承自ChangeNotifier，因此咱們能夠在任意位置獲取對應的FocusNode信息。

下面說幾個FocusNode經常使用方法：

• requestFocus用做請求焦點，注意這個請求焦點的執行放在了scheduleMicrotask中，所以結果可能會延遲最多一幀。
• unfocus用做取消焦點，默認行爲爲UnfocusDisposition.scope：

void unfocus({UnfocusDisposition disposition = UnfocusDisposition.scope,}) {
  ....
}

UnfocusDisposition枚舉類是焦點取消後的行爲，分爲scope和previouslyFocusedChild兩種。

1. scope表示向上尋找最近的FocusScopeNode。
2. previouslyFocusedChild是尋找上一個焦點位置，若是沒有則給當前FocusScopeNode。

具體實現可見unfocus源碼，這裏就很少說了。

• dispose這個沒啥說的，注意使用FocusNode完後及時銷燬。

1.2 FocusScopeNode

FocusScopeNode是FocusNode的子類。它將FocusNode組織到一個做用域中，造成一組能夠遍歷的節點。它會提供最後一個獲取焦點的FocusNode(focusedChild)，若是其中一個節點的焦點被移除，那麼此FocusScopeNode將再次得到焦點，同時_focusedChildren清空。

/// Returns the child of this node that should receive focus if this scope
  /// node receives focus.
  ///
  /// If [hasFocus] is true, then this points to the child of this node that is
  /// currently focused.
  ///
  /// Returns null if there is no currently focused child.
  FocusNode get focusedChild {
    return _focusedChildren.isNotEmpty ? _focusedChildren.last : null;
  }

  // A stack of the children that have been set as the focusedChild, most recent
  // last (which is the top of the stack).
  final List<FocusNode> _focusedChildren = <FocusNode>[];

注意這裏的_focusedChildren並非FocusScopeNode下出現的全部FocusNode，而是獲取過焦點的FocusNode纔會在裏面。源碼實現以下：

void _setAsFocusedChildForScope() {
    FocusNode scopeFocus = this;
    for (final FocusScopeNode ancestor in ancestors.whereType<FocusScopeNode>()) {
      // 從聚焦的歷史中移除
      ancestor._focusedChildren.remove(scopeFocus);
      // 再將它添加至最後，這樣上面的focusedChild能夠獲取到最後獲取過焦點的節點
      ancestor._focusedChildren.add(scopeFocus);
      scopeFocus = ancestor;
    }
  }

FocusScopeNode比較重要的方法是setFirstFocus，用來設置子做用域節點。

void setFirstFocus(FocusScopeNode scope) {
    if (scope._parent == null) {
      // scope沒有父節點，將scope添加至當前節點下
      _reparent(scope);
    }
    if (hasFocus) {
      // 當前做用域存在焦點，_doRequestFocus將焦點移到scope上，同時記錄節點。
      scope._doRequestFocus(findFirstFocus: true);
    } else {
      // 當前做用域不存在焦點，記錄節點。
      scope._setAsFocusedChildForScope();
    }
  }

1.3 Focus

Focus是一個Widget，能夠用來分配焦點給它自己及其子Widget。內部管理着一個FocusNode，監聽焦點的變化，來保持焦點層次結構與Widget層次結構同步。

咱們經常使用的InkWell就使用了它，而Button、 Chip等大量的Widget又使用了InkWell，因此Focus能夠說是無處不在。

咱們來看一下InkResponse源碼：

這裏發現了Focus，咱們看看它的onFocusChange實現：

void _handleFocusUpdate(bool hasFocus) {
    _hasFocus = hasFocus;
    _updateFocusHighlights();
    if (widget.onFocusChange != null) {
      widget.onFocusChange(hasFocus);
    }
  }

有焦點變化時修改_hasFocus值調用_updateFocusHighlights方法。

void _updateFocusHighlights() {
    bool showFocus;
    switch (FocusManager.instance.highlightMode) {
      case FocusHighlightMode.touch:
        showFocus = false;
        break;
      case FocusHighlightMode.traditional:
        showFocus = _shouldShowFocus;
        break;
    }
    updateHighlight(_HighlightType.focus, value: showFocus);
  }

最終調用updateHighlight方法讓WIdget有一個獲取焦點時的高亮顯示。

這裏有個枚舉類FocusHighlightMode，它是表示使用何種交互模式獲取的焦點。分爲touch和traditional。

默認的區分實現以下：

static FocusHighlightMode get _defaultModeForPlatform {
    switch (defaultTargetPlatform) {
      case TargetPlatform.android:
      case TargetPlatform.fuchsia:
      case TargetPlatform.iOS:
        if (WidgetsBinding.instance.mouseTracker.mouseIsConnected) {
          return FocusHighlightMode.traditional;
        }
        return FocusHighlightMode.touch;
      case TargetPlatform.linux:
      case TargetPlatform.macOS:
      case TargetPlatform.windows:
        return FocusHighlightMode.traditional;
    }
    return null;
  }

移動端在沒有鼠標鏈接的狀況下都是touch，桌面端都爲傳統的方式（鍵盤和鼠標）。

因此這也回答我一開始的問題，咱們通常只考慮了移動設備，也就是touch的部分，這部分其實咱們不太須要給按鈕處理焦點效果，可能相似給Android TV盒子用的這類App才須要。而Flutter提供的Widget須要考慮各個平臺效果，因此才使用了這些。相似在上面的InkResponse源碼中，還出現了MouseRegion這個Widget，它是跟蹤鼠標移動的，好比在Web端鼠標移動到按鈕上，按鈕會有一個變化效果。

1.4 FocusScope

FocusScope與Focus相似，不過它的內部管理的是FocusScopeNode。它不改變主焦點，它只是改變了接收焦點的做用域節點。這個在源碼中使用的很少，但卻都很重要的位置。

好比Navigator和Route，首先Navigator有一個FocusScope，自動獲取焦點。在它承載的一個個路由上也會添加FocusScope，這樣當頁面跳轉/Dialog彈框時能夠將焦點的做用域移動到上面（經過setFirstFocus方法）。

相似Drawer也是同樣。當抽屜打開時，咱們的焦點做用域就要移動到Drawer，因此也要使用FocusScope。

若是咱們要管理焦點，在頁面中有一個Stack，上層覆蓋了下層Widget致使下面不可操做。這時咱們就可使用FocusScope將焦點做用域移動至上面。

2.Focus Tree

Flutter裏面有按照分類不一樣存在各類各樣的「樹」，好比常說的三棵樹Widget Tree、Element Tree 和 RenderObject Tree，其餘的好比我以前博客說過的Semantics Tree，和這裏要介紹的Focus Tree。

Focus Tree是與Widget Tree獨立開的、結構相對簡單的樹，它是維護Widget Tree中可聚焦Widget之間的層次關係。Focus Tree由於沒法經過工具來可視化觀察，咱們可使用Focus Tree的管理類FocusManager中的debugDumpFocusTree方法打印出來。

因此這裏我新建一個項目，寫一個小例子來看一下。代碼很簡單，Column裏一個TextField和FlatButton 。

class _MyHomePageState extends State<MyHomePage> {

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Material(
      child: Column(
        children: [
          TextField(),
          FlatButton(
            child: Text('打印FocusTree'),
            onPressed: () {
              WidgetsBinding.instance.addPostFrameCallback((_) {
                debugDumpFocusTree();
              });
            },
          ),
        ],
      ),
    );
  }
}

點擊按鈕，打印結果以下：

FocusManager#4148c
  │ UPDATE SCHEDULED
  │ primaryFocus: FocusScopeNode#af55c(_ModalScopeState<dynamic>
  │   Focus Scope [PRIMARY FOCUS])
  │ nextFocus: FocusScopeNode#4f0d5(Navigator Scope [IN FOCUS PATH])
  │ primaryFocusCreator: FocusScope ← _ActionsMarker ← Actions ←
  │   PageStorage ← Offstage ← _ModalScopeStatus ←
  │   _ModalScope<dynamic>-[LabeledGlobalKey<_ModalScopeState<dynamic>>#bfb70]
  │   ← _EffectiveTickerMode ← TickerMode ←
  │   _OverlayEntryWidget-[LabeledGlobalKey<_OverlayEntryWidgetState>#3fa85]
  │   ← _Theatre ← Overlay-[LabeledGlobalKey<OverlayState>#2d724] ←
  │   _FocusMarker ← Semantics ← FocusScope ← AbsorbPointer ←
  │   _PointerListener ← Listener ← HeroControllerScope ←
  │   Navigator-[GlobalObjectKey<NavigatorState>
  │   _WidgetsAppState#9404f] ← ⋯
  │
  └─rootScope: FocusScopeNode#185ad(Root Focus Scope [IN FOCUS PATH])
    │ IN FOCUS PATH
    │ focusedChildren: FocusScopeNode#4f0d5(Navigator Scope [IN FOCUS
    │   PATH])
    │
    └─Child 1: FocusNode#5bacc(Shortcuts [IN FOCUS PATH])
      │ context: Focus
      │ NOT FOCUSABLE
      │ IN FOCUS PATH
      │
      └─Child 1: FocusNode#1cd76(FocusTraversalGroup [IN FOCUS PATH])
        │ context: Focus
        │ NOT FOCUSABLE
        │ IN FOCUS PATH
        │
        └─Child 1: FocusScopeNode#4f0d5(Navigator Scope [IN FOCUS PATH])
          │ context: FocusScope
          │ IN FOCUS PATH
          │
          └─Child 1: FocusScopeNode#af55c(_ModalScopeState<dynamic> Focus Scope [PRIMARY FOCUS])
            │ context: FocusScope
            │ PRIMARY FOCUS
            │
            ├─Child 1: FocusNode#e72e2
            │   context: EditableText-[LabeledGlobalKey<EditableTextState>#c2f8a]
            │
            └─Child 2: FocusNode#0b7c0
                context: Focus

我從下往上說一下表明的含義：

1. Child 1: FocusNode#e72e2和Child 2: FocusNode#0b7c0一看就是同級，表明的就是TextField和FlatButton 。
2. 上一層FocusScopeNode#af55c 是當前的頁面，能夠看到焦點目前在它上面（PRIMARY FOCUS）。它是在

MaterialPageRoute -> PageRoute -> ModalRoute ->createOverlayEntries -> _buildModalScope方法，調用_ModalScope建立的。

1. 再上一層FocusScopeNode#4f0d5是Navigator，代碼以下：

final FocusScopeNode focusScopeNode = FocusScopeNode(debugLabel: 'Navigator Scope');

@override
  Widget build(BuildContext context) {
    return HeroControllerScope(
      child: Listener(
        onPointerDown: _handlePointerDown,
        onPointerUp: _handlePointerUpOrCancel,
        onPointerCancel: _handlePointerUpOrCancel,
        child: AbsorbPointer(
          absorbing: false,
          child: FocusScope(
            node: focusScopeNode, // <---
            autofocus: true,
            child: Overlay(
              key: _overlayKey,
              initialEntries: overlay == null ?  _allRouteOverlayEntries.toList(growable: false) : const <OverlayEntry>[],
            ),
          ),
        ),
      ),
    );
  }

1. 再往上兩層是WidgetsApp的Shortcuts和FocusTraversalGroup建立的。

1. 最頂層就是rootScope它是在WidgetsBinding初始化時調用BuildOwner建立FocusManager而來的。

mixin WidgetsBinding on BindingBase, ServicesBinding, SchedulerBinding, GestureBinding, RendererBinding, SemanticsBinding {
  @override
  void initInstances() {
    super.initInstances();
    _buildOwner = BuildOwner();
    ...
  }
  ...
}

class BuildOwner {
  /// Creates an object that manages widgets.
  BuildOwner({ this.onBuildScheduled });

  /// The object in charge of the focus tree.
  FocusManager focusManager = FocusManager();
  
  ...
}

class FocusManager with DiagnosticableTreeMixin, ChangeNotifier {
  final FocusScopeNode rootScope = FocusScopeNode(debugLabel: 'Root Focus Scope');
  
  FocusManager() {
    rootScope._manager = this;
    ...
  }
  ...
}

1. 最後是FocusManager類的相關信息。

• primaryFocus：當前的主焦點。
• rootScope：當前Focus Tree的根節點。
• highlightMode：當前獲取焦點的交互模式，上面有提到。
• highlightStrategy：交互模式的策略，默認automatic根據接收到的最後一種輸入方式，自動切換。也能夠指定使用某一種方式。
• FocusManager也繼承自ChangeNotifier，因此咱們能夠經過addListener監聽primaryFocus的變化。

3.Focus Tree變化

如今我先點擊一下輸入框，在點擊按鈕，打印結果以下（只取最後幾層）：

primaryFocus: FocusNode#e72e2([PRIMARY FOCUS])
...
└─Child 1: FocusScopeNode#af55c(_ModalScopeState<dynamic> Focus Scope [IN FOCUS PATH])
  │ context: FocusScope
  │ IN FOCUS PATH
  │ focusedChildren: FocusNode#e72e2([PRIMARY FOCUS])
  │
  ├─Child 1: FocusNode#e72e2([PRIMARY FOCUS])
  │   context: EditableText-[LabeledGlobalKey<EditableTextState>#c2f8a]
  │   PRIMARY FOCUS
  │
  └─Child 2: FocusNode#0b7c0
      context: Focus

能夠看到當前焦點primaryFocus爲FocusNode#e72e2也就是到了TextField上。注意這裏的focusedChildren此時只有FocusNode#e72e2。

由於我點擊了TextField，此時軟鍵盤彈出。如今我須要關閉軟鍵盤，我這裏有四種方法：

1. 使用SystemChannels.textInput.invokeMethod('TextInput.hide')方法，這種方法關閉軟鍵盤後焦點不變，還在TextField上，因此有一個問題。好比這時你push到一個新的頁面再pop返回，此時軟鍵盤會再次彈出。這裏不推薦使用。
2. 使用FocusScope.of(context).requestFocus(FocusNode())方法，並打印一下Focus Tree。

primaryFocus: FocusNode#7da34([PRIMARY FOCUS])
└─Child 1: FocusScopeNode#af55c(_ModalScopeState<dynamic> Focus Scope [IN FOCUS PATH])
  │ context: FocusScope
  │ IN FOCUS PATH
  │ focusedChildren: FocusNode#7da34([PRIMARY FOCUS]),
  │   FocusNode#e72e2
  │
  ├─Child 1: FocusNode#e72e2
  │   context: EditableText-[LabeledGlobalKey<EditableTextState>#c2f8a]
  │
  ├─Child 2: FocusNode#0b7c0
  │   context: Focus
  └─Child 3: FocusNode#7da34([PRIMARY FOCUS])
      PRIMARY FOCUS

能夠看到其實就在當前節點下建立了一個FocusNode#7da34並把焦點轉移給它。注意這裏的focusedChildren此時有FocusNode#7da34和FocusNode#e72e2。

1. 使用FocusScope.of(context).unfocus()方法重複上面的步驟，並打印一下Focus Tree。

primaryFocus: FocusScopeNode#4f0d5(Navigator Scope [PRIMARY FOCUS])
└─Child 1: FocusScopeNode#4f0d5(Navigator Scope [PRIMARY FOCUS])
  │ context: FocusScope
  │ PRIMARY FOCUS
  │
  └─Child 1: FocusScopeNode#af55c(_ModalScopeState<dynamic> Focus Scope)
    │ context: FocusScope
    │ focusedChildren: FocusNode#e72e2, FocusNode#7da34
    │
    ├─Child 1: FocusNode#e72e2
    │   context: EditableText-[LabeledGlobalKey<EditableTextState>#c2f8a]
    │
    ├─Child 2: FocusNode#0b7c0
    │   context: Focus   
    └─Child 3: FocusNode#7da34

能夠看到焦點直接到了Navigator上，爲何不是當前頁面FocusScopeNode#af55c呢？

由於這裏FocusScope.of(context)方法所返回的FocusScopeNode就是當前頁面FocusScopeNode#af55c，這時候你再取消了焦點，那麼焦點此時就向上尋找，到了Navigator上。

注意這裏的focusedChildren此時有FocusNode#e72e2和FocusNode#7da34。不過看到這裏你有沒有發現一個問題。焦點已經不在FocusScopeNode#af55c的做用域裏面了，可是focusedChildren裏卻還存在數據，若是咱們這時使用如FocusScope.of(context).focusedChild方法，那麼獲得的結果就是不正確的。

穩妥的作法是使用下面的第四種方法。

1. 最後一個方法就是給TextField添加屬性focusNode，直接調用_focusNode.unfocus()：

final FocusNode _focusNode = FocusNode();
TextField(
  focusNode: _focusNode,
),
_focusNode.unfocus();

這裏我就不貼結果了，大致和一開始的同樣，此時focusedChildren爲空不打印。這樣就能夠將焦點成功歸還上級做用域（當前頁面），不過這樣若是頁面複雜，可能會比較繁瑣，你須要每一個添加FocusNode來管理。因此更推薦使用：

FocusManager.instance.primaryFocus?.unfocus();

它能夠直接獲取到當前的焦點，便於咱們直接取消焦點。因此對比這四個方法，確定後者比較好了，也避免了因數據錯誤致使的其餘隱患。

4.結語

經過觀察Focus Tree的變化，咱們大體能夠理解Focus Tree的組成及變化規律，若是你有控制焦點的需求，本篇或許能夠爲你帶來幫助。

關於Focus其實還有許多細節，好比FocusAttachment如何管理FocusNode 、FocusNode的遍歷順序實現 FocusTraversalGroup等。因爲篇幅有限，這裏就不介紹了，有興趣的能夠看看源碼。

本篇是「說說」系列第四篇，前三篇連接奉上：

• 說說Flutter中的RepaintBoundary
• 說說Flutter中的Semantics
• 說說Flutter中最熟悉的陌生人 —— Key

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咱們下個月見~~

5.參考

• flutter issues 54277