初识Flutter中的Layer
初识Flutter中的Layer
开篇
接触Flutter开发一段时间后发现自己对Flutter渲染流程重要的一环Layer的认知比较少,虽然Flutter对Widget的封装非常全面了开发者基本上只要面向Widget编程就可以完成绝大部分的功能,但是它作为一个UI框架我们还是需要尽可能的掌握它渲染体系的来龙去脉,因此借此篇文章简单介绍笔者对Layer的探索。
Flutter渲染流程简介
参与UI的构建和显示涉及到两个线程分别是界面线程(UI Thread)和光栅线程(GPU Thread),UI线程做构建流水线工作(开发者编写的代码), 光栅线程做UI绘制工作(图形库 Skia 在此线程上运行)。
1,GPU每隔一定的时间发出一个Vsycn信号这个时间由屏幕的刷新率决定,以60HZ的刷新率为例那么它的时间间隔就是1000/60 = 16.7 ms一次。
2,UI线程收到Vsycn信号后就会做UI的构建工作(需要在16.7ms内完成否则出现丢帧),然后发送到光栅线程GPU线程
3,GPU Thread收到UI Thread发来的UI数据后就会通过Skia去上屏渲染
上图摘自Flutter官网介绍,从上图可以看到有个Layer Tree这也是本文探索的目标。
Flutter中的三棵树
Flutter的开发更像是面向Widget编程,Widget内部又封装了Element以及RenderObject 那么我们先从Flutter中的三棵树说起
- Widget 组件树
- Element 逻辑树
- RenderObject 渲染树
main(){runApp(MaterialApp(home: Row(mainAxisAlignment: MainAxisAlignment.center,children: [MyWidget(),MyWidget()],),));
}
class MyWidget extends StatelessWidget{@overrideWidget build(BuildContext context) {return Container(height: 100,width: 200,child: Text('MyWidget',style: TextStyle(fontSize: 25),),);}
}
上述代码中Widget , Element , RenderObject三棵树的对应关系
从上图可以看出Widget和Element的数量是一一对应的,而RenderObject不是。查看framework.dart源码后可以发现只有RenderObjectWidget的派生类才会有RenderObject,其他的Widget都不具备渲染能力。
RenderObject绘制
当Flutter收到Vsycn的时候就会做UI的构建工作,最终会调用RendererBinding的drawFrame()
@protected
void drawFrame() {assert(renderView != null);//1,布局逻辑,确定大小pipelineOwner.flushLayout();pipelineOwner.flushCompositingBits();//2,绘制逻辑,拿到SkCanvas绘制到layer上。具体逻辑见RenderObject中的paint方法pipelineOwner.flushPaint();if (sendFramesToEngine) {renderView.compositeFrame(); // this sends the bits to the GPUpipelineOwner.flushSemantics(); // this also sends the semantics to the OS._firstFrameSent = true;}
}
renderView.compositeFrame()最终生成UI数据发送到GPU实现渲染,RenderView是Flutter中根部的RenderObject。compositeFrame的核心代码如下:
void compositeFrame() {//创建SceneBuilder,获取到引擎层的句柄final ui.SceneBuilder builder = ui.SceneBuilder();//Scene 最最终是通过SceneBuilder生成的,也是引擎层的句柄,此处的layer就是根部的layer,它会合成所有的layerfinal ui.Scene scene = layer!.buildScene(builder);//发送Scene到引擎_window.render(scene);scene.dispose();
}
在上述代码中可以找到layer的身影, layer!.buildScene(builder)就是做Layer Tree的合成。此处的layer是一个TransformLayer是ContainerLayer的子类。
Layer
什么是layer?
在绘制过程中渲染树RenderObject Tree将生成一个图层树Layer Tree,Layer Tree合成后发送到引擎渲染上屏。大多数Layer的特性都可以更改,并且可以将图层移动到不同的父层,且Layer树不会保持其自身的脏状态。要合成树先要在根部的Layer创建SceneBuilder对象,并调用Layer中的addToScene方法添加到SceneBuilder上(Flutter中默认根部的layer是一个TransformLayer)。
Layer的分类
layer分为五大类:
PictureLayer 图像绘制 如:Text ,Image
TextureLayer 外接纹理 如: 视频播放
PlatformViewLayer Flutter嵌套Native View
PerformanceOverlayLayer 性能监控相关,能够显示出GPU对当前帧光栅化的耗时以及帧渲染的耗时
ContainerLayer 复合层 相当于一个根节点可以合成多个叶子节点的layer ,TransformLayer属于ContainerLayer的派生类
接下来用几个示例来了解Flutter常见的Layer
PictureLayer
PictureLayer是Flutter中最常使用到的layer,先看看它的类结构
class PictureLayer extends Layer {//省略无关代码ui.Picture? _picture;@overridevoid addToScene(ui.SceneBuilder builder, [ Offset layerOffset = Offset.zero ]) {assert(picture != null);builder.addPicture(layerOffset, picture!, isComplexHint: isComplexHint, willChangeHint: willChangeHint);}}
PictureLayer中有一个成员属性Picture, Picture是Engine层绘制图像重要的一个环节,可以参考Flutter官方的示例:[https://github.com/flutter/flutter/blob/449f4a6673f6d89609b078eb2b595dee62fd1c79/examples/layers/raw/canvas.dart]
按照官方的示例我们精简一下代码流程:
final recorder = ui.PictureRecorder();///基于画板创建的画布final canvas = Canvas(recorder, cullRect);///缩放因子final ratio = ui.window.devicePixelRatio;///设置缩放比canvas.scale(ratio, ratio);canvas.drawRect(Rect.fromLTRB(0, 0, 200, 200), Paint()..color = Colors.blue);///录制结束,生成一个PicturePicture picture = recorder.endRecording();SceneBuilder sceneBuilder = ui.SceneBuilder();//对应PictureLayer中的addToScene方法sceneBuilder.addPicture(Offset(0, 0), picture);sceneBuilder.pop();///生成scenefinal scene = sceneBuilder.build();//通知引擎在合适的时机渲染ui.window.render(scene);scene.dispose();
上面的代码就可以渲染出一个图层
小结: 脱离Widget后我们也可以直接使用framework的api渲染出图像
认识RenderObject的绘制流程
在了解到Flutter的绘制流程后我们再来看RenderObject的绘制流程
- 1,PipelineOwner.flushPaint()调用之后就会遍历需要绘制的RenderObject,RenderObject中的绘制逻辑都在paint方法中
void paint(PaintingContext context, Offset offset) { //通过重写paint决定绘制逻辑
}
- 2,这里的PaintingContext内部封装了Canvas,除此之外还会创建出一个PictureLayer,PaintingContext的构造函数需要传一个ContainerLayer进去,然后ContainerLayer把创建的Picturelayer append到ContainerLayer上,最终rootlayer会遍历调用layer的addToScene(builder)方法
PaintingContext的构造方法
PaintingContext(this._containerLayer, this.estimatedBounds)
- 3,把当前的PictureLayer append到_containerLayer上
void _startRecording() {assert(!_isRecording);_currentLayer = PictureLayer(estimatedBounds);_recorder = ui.PictureRecorder();_canvas = Canvas(_recorder!);_containerLayer.append(_currentLayer!);}
上述流程可以用如下代码简单替换,下面的代码可以绘制出一个PictureLayer的图像
PaintingContext context = PaintingContext(rootLayer,Rect.fromLTRB(0, 0, 1000, 1000));//模拟paint方法context.canvas.drawRect(Rect.fromLTRB(200, 200, 800, 800), Paint()..color = Colors.blue);context.stopRecordingIfNeeded();final SceneBuilder builder = ui.SceneBuilder();final Scene scene = rootLayer.buildScene(builder);ui.window.render(scene);scene.dispose();
接下来绘制多个PictureLayer的图像,每一帧只绘制了一个颜色的Rect在PictureLayer上,通过合成Layer达到一帧显示多个Rect。
main() async {ui.window.onBeginFrame = beginFrame;ui.window.onDrawFrame = draw1stFrame;///画第一帧ui.window.scheduleFrame();///画第二帧,await Future.delayed(Duration(milliseconds: 500),(){ui.window.onDrawFrame = draw2ndFrame;ui.window.scheduleFrame();});///画第三帧await Future.delayed(Duration(milliseconds: 500),(){ui.window.onDrawFrame = draw3rdFrame;ui.window.scheduleFrame();});///画第四帧await Future.delayed(Duration(milliseconds: 500),(){ui.window.onDrawFrame = draw4thFrame;ui.window.scheduleFrame();});}void beginFrame(Duration duration) {}OffsetLayer rootLayer = OffsetLayer();
void draw1stFrame(){print('draw1stFrame');PaintingContext context = PaintingContext(rootLayer,Rect.fromLTRB(0, 0, 1000, 1000));context.canvas.drawRect(Rect.fromLTRB(200, 200, 800, 800), Paint()..color = Colors.blue);context.stopRecordingIfNeeded();final SceneBuilder builder = ui.SceneBuilder();final Scene scene = rootLayer.buildScene(builder);ui.window.render(scene);scene.dispose();}void draw2ndFrame(){print('draw2ndFrame');PaintingContext context = PaintingContext(rootLayer,Rect.fromLTRB(0, 0, 1000, 1000));context.canvas.drawRect(Rect.fromLTRB(400, 400, 1000, 1000), Paint()..color = Colors.red);context.stopRecordingIfNeeded();final SceneBuilder builder = ui.SceneBuilder();final Scene scene = rootLayer.buildScene(builder);ui.window.render(scene);scene.dispose();}void draw3rdFrame(){print('draw3rdFrame');PaintingContext context = PaintingContext(rootLayer,Rect.fromLTRB(0, 0, 1200, 1200));context.canvas.drawRect(Rect.fromLTRB(600, 600, 1200, 1200), Paint()..color = Colors.yellow);context.stopRecordingIfNeeded();final SceneBuilder builder = ui.SceneBuilder();final Scene scene = rootLayer.buildScene(builder);ui.window.render(scene);scene.dispose();}void draw4thFrame(){print('draw4thFrame');PaintingContext context = PaintingContext(rootLayer,Rect.fromLTRB(0, 0, 1000, 2000));context.canvas.drawRect(Rect.fromLTRB(200, 800, 800, 1400), Paint()..color = Colors.deepPurpleAccent);context.stopRecordingIfNeeded();final SceneBuilder builder = ui.SceneBuilder();final Scene scene = rootLayer.buildScene(builder);ui.window.render(scene);scene.dispose();}
多个PictureLayer效果图:
以上四个色块代表都有自己的PictureLayer,然后append到根部的rootLayer上合成一帧数据。
Layer和SceneBuilder的联系
每一个Layer都对应着SceneBuilder一个api操作,PictureLayer对应的是SceneBuilder.addPicture方法(可以查看具体Layer中addToScene方法),除了PictureLayer还有类型的Layer,下面就简单介绍几种
1,TextureLayer 外接纹理图层
SceneBuilder.addTexture
2,ClipPathLayer 剪裁图层 —> 剪裁子图层
SceneBuilder.pushClipPath
注意:图层对的剪裁是比较消耗性能的,尽可能避免使用
3,ColorFilterLayer 滤色器图层 —> 滤色子图层
SceneBuilder.pushColorFilter
其中pushColorFilter和pushClipPath这类的方法会得到一个EngineLayer,EngineLayer是dart层持有Engine层的一个引用,其他还有很多图层操作的API这里就不一一举例了。
RenderObject和Layer的联系
通过上面的示例,我们了解到RenderObject最终的绘制都是在Layer上的,它是通过PaintingContext和Layer关联上的
在Renderobject中有个isRepaintBoundary的方法,默认返回值是false,当它的返回值是true的时候就不会使用父节点的PaintingContext,而是重新创建一个PaintingContext来绘制。PaintingContext中会创建一个新的Picturelayer
RenderObject使用独立的Layer
在RenderObject中有一个isRepaintBoundary的方法,通过重写isRepaintBoundary方法的返回值为true时可以做指定当前RenderObject节点使用独立的PictureLayer进行渲染。
@overridebool get isRepaintBoundary => super.isRepaintBoundary;
代码逻辑如下:
PaintingContext.paintChild
void paintChild(RenderObject child, Offset offset) {//child isRepaintBoundary = true 就会if (child.isRepaintBoundary) {stopRecordingIfNeeded();//合成_compositeChild(child, offset);} else {child._paintWithContext(this, offset);}assert(() {if (debugProfilePaintsEnabled)Timeline.finishSync();return true;}());}
PaintingContext._compositeChild
void _compositeChild(RenderObject child, Offset offset) {// Create a layer for our child, and paint the child into it.if (child._needsPaint) {repaintCompositedChild(child, debugAlsoPaintedParent: true);} else {}final OffsetLayer childOffsetLayer = child._layer! as OffsetLayer;childOffsetLayer.offset = offset;appendLayer(child._layer!);}
PaintingContext.repaintCompositedChild —> PaintingContext._repaintCompositedChild
static void _repaintCompositedChild(RenderObject child, {bool debugAlsoPaintedParent = false,PaintingContext? childContext,}) {OffsetLayer? childLayer = child._layer as OffsetLayer?;if (childLayer == null) {child._layer = childLayer = OffsetLayer();} else {childLayer.removeAllChildren();}//创建新的PaintingContextchildContext ??= PaintingContext(child._layer!, child.paintBounds);//绘制childchild._paintWithContext(childContext, Offset.zero);childContext.stopRecordingIfNeeded();}
验证RenderObject使用独立的Layer
通过自定义一个RandomColorRenderObject,重写isRepaintBoundary的返回值,分别返回true和false。点击文字会发现返回false的时候RandomColorRenderObject的piant会被调用,而返回true的时候RandomColorRenderObject的piant不会会被调用。
void main() {runApp(MaterialApp(home: Column(mainAxisSize: MainAxisSize.min,crossAxisAlignment: CrossAxisAlignment.start,children: [Container(child:RandomColorWidget(),),MyText(),],),));
}class MyText extends StatefulWidget {@overrideState<StatefulWidget> createState() {return MyTextState();}
}class MyTextState extends State {String text = _text();@overrideWidget build(BuildContext context) {return Container(height: 100,width: 300,child: GestureDetector(child: Text(text),onTap: () {setState(() {text = _text();});},),);}
}String _text() {return "12345678${Random().nextInt(10)}";
}class RandomColorWidget extends RenderObjectWidget {@overrideRenderObject createRenderObject(BuildContext context) {return RandomColorRenderObject(context);}@overrideRandomColorElement createElement() {return RandomColorElement(this);}
}class RandomColorElement extends RenderObjectElement {RandomColorElement(RenderObjectWidget widget) : super(widget);
}class RandomColorRenderObject extends RenderBox {RandomColorRenderObject(BuildContext context);ViewConfiguration createViewConfiguration() {final double devicePixelRatio = window.devicePixelRatio;return ViewConfiguration(size: window.physicalSize / devicePixelRatio,devicePixelRatio: devicePixelRatio,);}@overrideRect get paintBounds {return Rect.fromLTRB(0,0,200 ,200 );}@overridevoid performLayout() {size = paintBounds.size;// print('RandomColorRenderObject performLayout');}@overridebool get isRepaintBoundary => true;@overridevoid paint(PaintingContext context, Offset offset) {super.paint(context, offset);context.canvas.save();///画Rectcontext.canvas.drawRect(Rect.fromLTWH(0, 0, 200, 200), Paint()..color = _randomColor());context.canvas.restore();}@overrideRect get semanticBounds => paintBounds;
}Color _randomColor(){return Color.fromARGB(255, Random().nextInt(255), Random().nextInt(255), Random().nextInt(255));
}
优势 : 当某个Layer的绘制很消耗性能又不会频繁的刷新,在不影响其他Layer的前提下可以通过复用提升性能。这样其它的RenderObject在刷新重绘的时候这个Layer不会被重绘
Layer Tree和RenderObject Tree的对应关系
总结
通过此次探索希望能帮助大家加深对Layer的认知, 简而言之 RenderObject只负责绘制逻辑而 Layer才是最终输出到Skia的产物。不同的Layer对应着SceneBuilder中图层操作不同的Api, 因篇幅有限此次就不表述其它Layer的效果及作用了, 有兴趣的同学可以自行参照SceneBuilder的源码去研究。
参考Flutter官方文档
初识Flutter中的Layer相关推荐
- 在Flutter中嵌入Native组件的正确姿势
引言 在漫长的从Native向Flutter过渡的混合工程时期,要想平滑地过渡,在Flutter中使用Native中较为完善的控件会是一个很好的选择.本文希望向大家介绍AndroidView的使用方式 ...
- element中有多个合计_深入理解 Flutter 中的 Widget, Element, RenderObject
这篇文章基于 Flutter stable v1.7 总结下 Flutter 当前的 UI 系统以及相关的概念, 在最后会通过自己组合一个 Gradient Button 按钮的方式来熟悉 Flutt ...
- Flutter中如何利用StreamBuilder和BLoC来控制Widget状态
参考文章:Reactive Programming - Streams - BLoC (为了便于阅读,略去了原文中的一些跟StreamBuilder和Bloc无关的拓展概念,比如RxDart.Demo ...
- Flutter中的点击、拖动和其它手势
Flutter中的点击.拖动和其它手势 介绍 Pointers 手势 手势消歧 介绍 本文档介绍了如何在Flutter中监听并响应手势(点击.拖动和缩放). Flutter中的手势系统有两个独立的层. ...
- Flutter使用入门学习之Flutter中的点击、拖动和其它手势
Flutter中的手势系统有两个独立的层. 第一层有原始指针(pointer)事件,它描述了屏幕上指针(例如,触摸,鼠标和触控笔)的位置和移动. 第二层有手势,描述由一个或多个指针移动组成的语义动作. ...
- 不一样角度带您了解 Flutter 中的滑动列表实现 | 开发者说·DTalk
本文原作者: 恋猫de小郭,原文发布于: GSYTech 本篇主要帮助剖析理解 Flutter 里的列表和滑动的组成,用比较通俗易懂的方式,从常见的 ListView 到 NestedScrollV ...
- flutter中的路由跳转
在前面的基本路由和命名路由中,都演示了如何进行路由跳转,并且在路由跳转以后,可以借用系统自带的按钮就行返回上一级,当然了,也可以自定义按钮返回上一级. 返回上一级 在前面的例子中,当从Home.dar ...
- flutter中的生命周期
前言 和其他的视图框架比如android的Activity一样,flutter中的视图Widget也存在生命周期,生命周期的回调函数提现在了State上面.理解flutter的生命周期,对我们写出一个 ...
- 一招教会你处理Flutter中的数据
目录传送门:<Flutter快速上手指南>先导篇 在一个 App 中,数据类是必不可少. 我们需要从接口请求数据(通常为 JSON 格式),然后解析成对象,再使用它. 看看在 Flutte ...
最新文章
- iOS 设置UILabel 的内边距
- 容器,对象生命周期管理的基石
- 【性能优化实战】java嵌入式开发pos
- AB1601安装新版本IDE后工程编译可以通过单无法连接的问题排查解决过程
- UOJ #514 [UR #19]通用测评号 (容斥原理、DP)
- js中货币格式化方法
- mysql group by over,PostgreSQL相当于MySQL GROUP BY
- Android 系统(90)---JIT 编译器
- CentOS7虚拟机断电,出现:“Entering emergency mode. Exit the shell to continue.”
- python 词云_python词云-数据产品岗位描述的词云
- Serverless 会终结 Kubernetes 吗?
- Linux 和 Android 系统性能分析
- 固态硬盘是什么接口_电脑固态硬盘和机械硬盘有什么区别-电脑固态硬盘和机械硬盘区别介绍...
- 红米5 Plus刷开发版/小米手机刷开发版
- P.W.N. CTF - MISC - Canadian FOI
- android 蓝牙发送失败怎么办,在Android中通过蓝牙发送文件时出错?
- 比较motif和一条长序列的相似性
- 瑞星微RK3288开发板 (ARM Cortex-A17架构)
- 微信小程序抽奖 简单功能实现
- python编程里的幂怎么表示
热门文章
- Git 教程 - Git 基本用法
- Flink实时数据处理实践经验(Flink去重、维表关联、定时器、双流join)
- Doris 与 ClickHouse 的深度对比
- PCB钻孔输出的一个简单动作,却带来工厂的命运转折
- 如何给电脑安装双系统,电脑安装双系统教程
- 计算机专业英语四个部分思维导图,一张思维导图,彻底分清英语五大基本句型...
- 教师计算机提升工程培训心得,教师信息技术应用能力提升培训心得体会3篇
- 数据分享|PYTHON用决策树分类预测糖尿病和可视化实例
- testflight无法联网怎么办_TestFlight提示“无法接入App Store Connect”怎么办?
- 干货满满的 GopherChina2021 北京大会 PPT is coming