Flutter筆記——runApp發生了什麼(源碼學習)

終於放假啦,不用一直寫業務代碼了,也終於有點時間能夠整理整理筆記啦。
我在這裏先給你們拜個早年,恭祝你們新春快樂,吉祥安康啦!bash

拜年.gif

Flutter系列學習筆記

main

FlutterFramework在Flutter層的項目入口是main函數,默認生成的函數以下markdown

void main() {
  runApp(MyApp());
}
複製代碼

1 runApp

runApp是一個頂級函數,接受一個Widget做爲rootWidget,這中間發生了什麼嘞?app

下文以圖片、源碼和文本解析的方式輔助學習。因爲內容較長,須要分爲幾個部分學習,而且序列圖、記錄點和實際運行順序有出入,下文排序主要是爲了可以由淺入深的鋪開runApp過程當中的知識點,幫助更好的理解。框架

2.1 過程一

runApp過程一.png

  1. main函數,調用runApp(Widget)函數
    ///同main函數,runApp函數也是一個頂級函數
    void main() {
      runApp(MyApp());
    }
    複製代碼
  2. 初始化WidgetsFlutterBinding.instance
    void runApp(Widget app) {
      WidgetsFlutterBinding.ensureInitialized()
        ..scheduleAttachRootWidget(app)
        ..scheduleWarmUpFrame();
    }
    複製代碼
  3. ensureInitialized函數會建立一個WidgetsFlutterBinding的單例WidgetsBinding.instance
    class WidgetsFlutterBinding extends BindingBase with GestureBinding, ServicesBinding, SchedulerBinding, PaintingBinding, SemanticsBinding, RendererBinding, WidgetsBinding {
    
      ///確認WidgetsBinding.instance是否建立成功,flutter framework工做是是否完成
      static WidgetsBinding ensureInitialized() {
        if (WidgetsBinding.instance == null)
          WidgetsFlutterBinding();
        return WidgetsBinding.instance;
      }
    }
    複製代碼
  4. WidgetsFlutterBinding經過mixIn語法繼承了7個BindingBase子類,完成整個FlutterFramework層次的系統功能初始化。mixIn語法可參考個人這篇文章HelloDart-MixIn,土話記錄多繼承機制
    abstract class BindingBase {
      
      ///會按照WidgetsFlutterBinding集成順序,以此調用每一個WidgetsFlutterBinding子類的 
      ///initInstances和initServiceExtensions初始化函數。
      BindingBase() {
        developer.Timeline.startSync('Framework initialization');
    
        assert(!_debugInitialized);
        initInstances();
        assert(_debugInitialized);
    
        assert(!_debugServiceExtensionsRegistered);
        initServiceExtensions();
        assert(_debugServiceExtensionsRegistered);
    
        developer.postEvent('Flutter.FrameworkInitialization', <String, String>{});
    
        developer.Timeline.finishSync();
      }
    }
    複製代碼
  5. initInstancesinitServiceExtensions該部分比較複雜,這裏先不學習了。簡單介紹一下BindingBase系列子類的做用,下列內容我也是看註釋的,若有錯誤煩請指出
    • WidgetsFlutterBinding:將FlutterFramework綁定到FlutterEngine上面
    • GestureBinding:綁定手勢系統。
    • ServicesBinding:主要做用與defaultBinaryMessenger有關,用於和native通信相關。
    • SchedulerBinding:改類也繼承了ServicesBinding,主要用於調度幀渲染相關事件。
    • PaintingBinding:和painting庫綁定
    • SemanticsBinding:將語義層和FlutterEngine綁定起來。
    • RendererBinding:將渲染樹與FlutterEngine綁定起來。
    • WidgetsBinding:將Widget層與FlutterEngine綁定起來。 再次重申一下,上述內容只是看註釋得來的,若是錯漏,感謝指出

初始化完WidgetsFlutterBinding.instance及一堆系統Binding以後,便開始下一步操做了。異步

void runApp(Widget app) {
    WidgetsFlutterBinding.ensureInitialized()
    ..scheduleAttachRootWidget(app)
    ..scheduleWarmUpFrame();
}
複製代碼

這裏使用級聯語法分別調用了scheduleAttachRootWidget(Widget)scheduleWarmUpFrame函數,具體過程見下文ide

2.2 過程二

runApp過程二.png

  1. scheduleAttachRootWidget(app):經過級聯的方式,生成了WidgetsFlutterBinding.instance靜態實例並初始化一干系統功能以後,調用WidgetsFlutterBinding.scheduleAttachRootWidget(Widget root)函數。
    void runApp(Widget app) {
      WidgetsFlutterBinding.ensureInitialized()
        ..scheduleAttachRootWidget(app)
        ..scheduleWarmUpFrame();
    }
    複製代碼
  2. attachRootWidget(Widget):這裏異步調用WidgetsBinding.attachRootWidget(Widget rootWidget)函數,只爲了儘快顯示Flutter項目的UI畫面。
    void scheduleAttachRootWidget(Widget rootWidget) {
        Timer.run(() {
          attachRootWidget(rootWidget);
        });
      }
    複製代碼
  3. scheduleWarmUpFrame():在上面第二點中,異步調用attachRootWidget函數,只爲了儘快調用該函數,去顯示一個幀畫面。這個函數的詳細流程按下不表,等之後再學習。
    /// Schedule a frame to run as soon as possible, rather than waiting for
      /// the engine to request a frame in response to a system "Vsync" signal.
      void scheduleWarmUpFrame() {
        ...
      }
    複製代碼
  4. RenderObjectToWidgetAdapter:接着第2點,attachRootWidget函數做用就是將根Widget、根Element與根RenderObject三個跟對象綁定起來,並將惟一的BuildOwner對象引用做爲根對象的持有對象,經過繼承關係層層傳遞。看代碼
    ///僞代碼
    class WidgetsBinding ...{
      void attachRootWidget(Widget rootWidget) {
        //建立一個RenderObjectToWidgetAdapter對象,泛型T是RenderBox類型,
        _renderViewElement = RenderObjectToWidgetAdapter<RenderBox>(
          container: renderView,
          debugShortDescription: '[root]',//renderView[註釋1]是鏈接到物理設備輸出層的渲染樹對象
          child: rootWidget,  //根Widget樹
        ).attachToRenderTree(buildOwner, renderViewElement);
      }    
    }
    class RenderObjectToWidgetAdapter<T extends RenderObject> extends RenderObjectWidget {
      /// Creates a bridge from a [RenderObject] to an [Element] tree.
      ///
      /// Used by [WidgetsBinding] to attach the root widget to the [RenderView].
      RenderObjectToWidgetAdapter({
        this.child,
        this.container,
        this.debugShortDescription,
      }) : super(key: GlobalObjectKey(container));
    
      /// The widget below this widget in the tree.
      final Widget child;
    
      /// The [RenderObject] that is the parent of the [Element] created by this widget.
      final RenderObjectWithChildMixin<T> container;
    
      @override
      RenderObjectToWidgetElement<T> createElement() => RenderObjectToWidgetElement<T>(this);
    
      @override
      RenderObjectWithChildMixin<T> createRenderObject(BuildContext context) => container;
    
      @override
      void updateRenderObject(BuildContext context, RenderObject renderObject) { }
    
      ///
      RenderObjectToWidgetElement<T> attachToRenderTree(BuildOwner owner, [ RenderObjectToWidgetElement<T> element ]) {
        if (element == null) {
          owner.lockState(() {
            element = createElement();
            assert(element != null);
            element.assignOwner(owner);
          });
          owner.buildScope(element, () {
            element.mount(null, null);
          });
          // This is most likely the first time the framework is ready to produce
          // a frame. Ensure that we are asked for one.
          SchedulerBinding.instance.ensureVisualUpdate();
        } else {
          element._newWidget = this;
          element.markNeedsBuild();
        }
        return element;
      }
    }
    複製代碼
  5. attachToRenderTree(BuildOwner owner, [ RenderObjectToWidgetElement<T> element ]):**這裏面關於element的建立先忽略,在步驟3中學習。**該部分源碼在第四點中,咱們能夠看到RenderObjectToWidgetAdapter會建立一個RenderObjectToWidgetElement對象,做爲WidgetsBinding中的_renderViewElement對象。該_renderViewElement對象也就是整個Element樹中的跟對象,其持有根Widget、根RenderView與BuildOwner對象。

2.3 過程三

過程三主要分析RenderObjectToWidgetAdapter.attachToRenderTree(BuildOwner owner, [ RenderObjectToWidgetElement<T> element ])函數,期間還有一些BaseBinding內容摻雜進來,比較複雜。
函數

runApp過程三.png

  • BuildOnwer.lockState(fn):post

    ///該函數中的_debugStateLocked 布爾值,每次調用該函數_debugStateLockLevel都會+1,
      ///callback運行完以後減1,若是在_debugStateLocked等於true期間調用setState就會拋出異常。
      void lockState(void callback()) {
        assert(callback != null);
        assert(_debugStateLockLevel >= 0);
        assert(() {
          _debugStateLockLevel += 1;
          return true;
        }());
        try {
          callback();
        } finally {
          assert(() {
            _debugStateLockLevel -= 1;
            return true;
          }());
        }
        assert(_debugStateLockLevel >= 0);
      }
    複製代碼
  • RenderObjectToWidgetAdapter.createElement():會建立一個RenderObjectToWidgetElement對象。 學習

    Element依賴關係圖.png

    這裏先不去細看其衆多父類中的屬性和操做

  • element.assignOwner(owner):將owner:BuildOnwer賦值給element,該owner:BuildOnwer是整個Element樹的統一管理者。ui

  • element.mount(null, null):上圖忽略了BuildOwner.buildScope(Element context, [ VoidCallback callback ])函數了,該函數做用在於將一個Element添加進去構建域中,並調用VoidCallback函數做爲回調。
    這裏要着重看下element對象一衆父類中的mount函數了

    owner.buildScope(element, () {
        element.mount(null, null);
      });
    class RenderObjectToWidgetElement ...{
      @override
      void mount(Element parent, dynamic newSlot) {
        assert(parent == null);
        super.mount(parent, newSlot);
        //這裏的child暫時爲null,忽略rebuild函數
        _rebuild();
      }
    }
    abstract class RootRenderObjectElement extends RenderObjectElement {
    
      @override
      void mount(Element parent, dynamic newSlot) {
        super.mount(parent, newSlot);
      }
    }
    ///RenderObjectElement類中,最重要的屬性,_renderObject
    ///是該根Element的RenderObject對象,該RenderObject類存儲
    ///了Element的位置信息,Skia是一個2D渲染框架,基於笛卡爾座標軸
    ///RenderObject也實現了基本的渲染功能。
    abstract class RenderObjectElement extends Element {
      /// The underlying [RenderObject] for this element.
      @override
      RenderObject get renderObject => _renderObject;
      RenderObject _renderObject;
      @override
      void mount(Element parent, dynamic newSlot) {
        super.mount(parent, newSlot);
        //這個回到步驟二中的RenderObjectToWidgetAdapter類,RendererBinding類初始化以後有個PipelineOwner
        //對象,PipelineOwner對象中有個rootNode對象,就是該_renderObject了
        _renderObject = widget.createRenderObject(this);
        //這裏newSlot等於null,忽略
        attachRenderObject(newSlot);
        //將dirty置爲false,
        _dirty = false;
      }
    }
    class Element ...{
      @mustCallSuper
      void mount(Element parent, dynamic newSlot) {
        //一頓賦值
        _parent = parent;
        _slot = newSlot;
        _depth = _parent != null ? _parent.depth + 1 : 1;
        _active = true;
        if (parent != null) // Only assign ownership if the parent is non-null
          _owner = parent.owner;
        if (widget.key is GlobalKey) {
          final GlobalKey key = widget.key;
          key._register(this);
        }
        _updateInheritance();
        assert(() {
          _debugLifecycleState = _ElementLifecycle.active;
          return true;
        }());
      }    
    }
    複製代碼

    mount(Element parent, dynamic newSlot)掛載函數在於將Element掛載到Element樹上去,若是有parent屬性就賦值,掛載以後Element的狀態變爲active。

  • SchedulerBinding.instance.ensureVisualUpdate()

    void ensureVisualUpdate() {
        switch (schedulerPhase) {
          case SchedulerPhase.idle:
          case SchedulerPhase.postFrameCallbacks:
            scheduleFrame();
            return;
          case SchedulerPhase.transientCallbacks:
          case SchedulerPhase.midFrameMicrotasks:
          case SchedulerPhase.persistentCallbacks:
            return;
        }
      }
    複製代碼
  • SchedulerBinding.scheduleFrame():接着即是調用window.scheduleFrame()函數了,這是一個native函數,純FlutterFramework部分線索就斷了。

    void scheduleFrame() {
        if (_hasScheduledFrame || !_framesEnabled)
          return;
        assert(() {
          if (debugPrintScheduleFrameStacks)
            debugPrintStack(label: 'scheduleFrame() called. Current phase is $schedulerPhase.');
          return true;
        }());
        ensureFrameCallbacksRegistered();
        window.scheduleFrame();
        _hasScheduledFrame = true;
      }
    複製代碼

3 小結

這裏作個runApp的簡單過程圖,隱藏了許多細節

runApp簡單過程圖.png

  1. FlutterFramework的Dart部分,程序入口是main函數。
  2. 調用runApp(Widget)函數傳入一個Widget做爲根Widget。
  3. Widget只是一個配置類,不是實際的UI元素。
  4. runApp經過WidgetsFlutterBindingmixIn繼承一衆父類進行初始化。
  5. 其中,RendererBinding父類中的renderView對象,是實際的渲染對象。
  6. 經過RenderObjectToWidgetAdapter類,生成一個RenderObjectToWidgetElement<RenderBox>類型的Element做爲根Element,並讓Widget、renderView和BuildOwner和根Element產生關係。
  7. 掛載根Element,調用SchedulerBinding.instance.ensureVisualUpdate()函數,等待下一幀渲染。
  8. scheduleAttachRootWidget是一個耗時操做,異步運行。runApp會優先調用scheduleWarmUpFrame()渲染預熱幀。

上述文章是筆者經過對Flutter1.12版本源碼進行學習的總結,若有錯漏,還煩請指出糾正,十分感謝。 另外本文只是runApp的源碼進行了跟蹤學習,Flutter究竟是如何渲染到Native設備、還有BaseBinding系列子類做用等,等以後篇學習筆記哈。

相關文章
相關標籤/搜索