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为什么Flutter开发APP性能最接近原生，前端程序员请关注

Flutter是谷歌公司推出的跨终端的开发框架，支持Android、iOS和WEB终端。1.0版在2018年12月5日发布，目前的最新版本是1.5，它采用的开发语言是Dart，Dart也是谷歌开发的计算机编程语言，语法类似C，是编译型语言：

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hello world例子，打印字符串“Hello World!”：

1、没有桥接层

React Native、Weex等技术都是跨终端的框架，然而性能跟原生App存在很大差距。这是由于它们的工作原理决定的：

React Native、Weex等技术多了一个桥接层，所以界面渲染会慢一些，由于UI渲染非常频繁，想要不卡顿，基本上比较难，性能和用户体验跟原生代码有差距。而这恰恰是Flutter的优势所在：

Dart可以被编译成不同平台的本地代码，让Flutter不通过桥接层直接跟平台通信，自然性能会快一些。

2、编译执行

JavaScript是解释执行的，Dart是编译执行的，性能谁好一目了然。

3、Flutter Engine虚拟机

Flutter是依靠Flutter Engine虚拟机在iOS和Android上运行的，Flutter Engine使用C/C++编写，开发人员通过Flutter框架直接和API在内部进行交互，所以具有输入低延迟和UI渲染高帧速率的特点。除了这特点之外，Flutter还提供了自己的小部件，Flutter小部件是使用从React获取灵感的现代框架构建的。 中心思想是您使用小部件构建UI。

窗口小部件根据其当前配置和状态描述了它们的视图。 当窗口小部件的状态发生更改时，窗口小部件会重建其描述，框架将根据前面的描述进行区分，以确定底层呈现树从一个状态转换到下一个状态所需的最小更改。可以直接在OS平台提供的画布上进行描绘，也就是一些核心类库直接放到虚拟机里面，调用起来更快。

从它的系统结构可以看出，类似安卓的ART(Android Run Time)虚拟机，同样采用AOT(Ahead of TIme)技术，会在APP安装时就编译成机器语言，不再解释执行，从而优化了APP运行的性能。

4、自带渲染引擎

Flutter使用谷歌自己的Skia渲染引擎，而Android系统自带Skia引擎，iOS平台上Flutter也会把Skia引擎打包到APP中，从而实现了高效渲染。而React Native通过桥接层访问原生UI，操作频繁就容易出性能问题。

综合所述，Flutter 是性能最接近原生代码 的一种开发框架，未来也会是构建谷歌Fuchsia应用的主要方式，前途不可限量，唯一的问题就是需要学习一门新的语言：Dart，而有Java或者C#语言基础的程序员会比较容易学习。

Flutter性能优化

1.圆角对性能的影响

尽量避免用Clipxxx组件，建议用BoxDecoration的image属性实现，如果用Clipxxx组件，圆角取整后性能会提升。

2.减少重绘

根据场景合理使用RePaintBoundary，使绘制独立于父布局，避免重绘，提升性能，但过度使用增加的图层会带来Raster合成的耗时。例如scrollview是滑动过程会导致所有的节点都重绘，可以在scrollview下一层使用RePaintBoundary。

3.滚动步长插值器优化（了解）

官方的滚动差值器在出现小卡顿时，滚动步长会出现大的跳跃，导致体感上出现很明显的抖动，优化步长偏移量算法与原生效果对齐。

4.开启SurfaceView

官方推荐Flutter用SurfaceView ，因为SurfaceView与应用窗口内容分隔开，在专有硬件中合成，产生的中间副本少于TextureView，所以性能高，占用内存少，但是在混合栈遇到的问题需要突破

5.使用RepaintBoundary 提升频繁重绘控件的性能。使用RelayoutBoundary提升频繁修改大小，增删的布局中也可以提升性能。

6.build中不要去写大量的耗时逻辑，因为数据更新会触发build的多次调用，在里面做耗时逻辑会降低性能。

7.尽量使用statelessWidget代替statefulWidget，因为statefulWidget的销毁重建会引起子widget的销毁与重建。

8.解析json可以放到子线程线程中，开Isolate去解析，这样，当返回数据特别大的时候也不会阻塞界面。

9.使用不变的组件的时候可以添加const，const组件不会进行build更新

10.由于flutter通过widget.runtimeType和key来判断是否需要跟新组建，所以我们写组件的时候尽量保持key不变，或者不写key。对于一些需要频繁改变，例如新增、删除、排序的最好加上key。如果type一直，如果不写key容易导致，element无法区分新旧widget，导致无法更新。

Flutter浪潮下的音视频研发探索

文/陈炉军

整理/LiveVideoStack

大家好，我是阿里巴巴闲鱼事业部的陈炉军，本次分享的主题是Flutter浪潮下的音视频研发探索，主要内容是针对闲鱼APP在当下流行的跨平台框架Flutter的大规模实践，介绍其在音视频领域碰到的一些困难以及解决方案。

分享内容主要分为四个方面，首先会对Flutter有一个简单介绍以及选择Flutter作为跨平台框架的原因，其次会介绍Flutter中与音视频关系非常大的外接纹理概念，以及对它做出的一些优化。之后会对闲鱼在音视频实践过程中碰到的一些Flutter问题提出了一些解决方案——TPM音视频框架。最后是闲鱼Flutter多媒体开源组件的介绍。

Flutter

Flutter是一个跨平台框架，以往的做法是将音频、视频和网络这些模块都下沉到C++层或者ARM层，在其上封装成一个音视频的SDK，供UI层的PC、iOS和Android调用。

而Flutter做为一个UI层的跨平台框架，顾名思义就是在UI层也实现了一个跨平台开发。可以预想的是未Flutter发展的好的话，会逐渐变为一个从底层到UI层的一个全链路的跨平台开发，技术人员分别负责SDK和UI层的开发。

在Flutter之前已经有很多跨平台UI解决方案，那为什么选择Flutter呢？

我们主要考虑性能和跨平台的能力。

以往的跨平台方案比如Weex，ReactNative，Cordova等等因为架构的原因无法满足性能要求，尤其是在音视频这种性能要求几乎苛刻的场景。

而诸如Xamarin等，虽然性能可以和原生App一致，但是大部分逻辑还是需要分平台实现。

我们可以看一下，为什么Flutter可以实现高性能：

原生的native组件渲染以IOS为例，苹果的UIKit通过调用平台自己的绘制框架QuaztCore来实现UI的绘制，图形绘制也是调用底层的API,比如OpenGL、Metal等。

而Flutter也是和原生API逻辑一致，也是通过调用底层的绘制框架层SKIA实现UI层。这样相当于Flutter他自己实现了一套UI框架，提供了一种性能超越原生API的跨平台可能性。

但是我们说一个框架最终性能怎样，其实取决于设计者和开发者。至于现在到底是一个什么状况：

在闲鱼的实践中，我们发现在正常的开发没有特意的去优化UI代码的情况下，在一些低端机上，Flutter界面的流畅性是比Native界面要好的。

虽然现在闲鱼某些场景下会有卡顿闪退等情况，但是这是一个新事物发展过程中的必然问题，我们相信未来性能肯定不会成为限制Flutter发展的瓶颈的。

在闲鱼实践Flutter的过程中，混合栈和音视频是其中比较难解决的两个问题，混合栈是指一个APP在Flutter过程中不可能一口气将所有业务全部重写为Flutter，所以这是一个逐步迭代的过程，这期间原生native界面与Flutter界面共存的状态就称之为混合栈。闲鱼在混合栈上也有一些比较好的输出，例如FlutterBoost。

外接纹理

在讲音视频之前需要简要介绍一下外接纹理的概念，我们将它称之为是Flutter和Frame之间的桥梁。

Flutter渲染一帧屏幕数据首先要做的是，GPU发出的VC信号在Flutter的UI线程，通过AOT编译的机器码结合当前Dart Runtime，生成Layer Tree UI树，Layer Tree上每一个叶子节点都代表了当前屏幕上所需要渲染的每一个元素，包含了这些元素渲染所需要的内容。将Layer Tree抛给GPU线程，在GPU线程内调用Skia去完成整个UI的渲染过程。Layer Tree中有PictureLayer和TextureLayer两个比较重要的节点。PictureLayer主要负责屏幕图片的渲染，Flutter内部实现了一套图片解码逻辑，在IO线程将图片读取或者从网络上拉取之后，通过解码能够在IO线程上加载出纹理，交给GPU线程将图片渲染到屏幕上。但是由于音视频场景下系统API太过繁多，业务场景过于复杂。Flutter没有一套逻辑去实现跨平台的音视频组件，所以说Flutter提出了一种让第三方开发者来实现音视频组件的方式，而这些音视频组件的视频渲染出口，就是TextureLayer。

在整个Layer Tree渲染的过程中，TextureLayer的数据纹理需要由外部第三方开发者来指定，可以把视频数据和播放器数据送到TextureLayer里，由Flutter将这些数据渲染出来。

TextureLayer渲染过程：首先判断Layer是否已经初始化，如果没有就创建一个Texture，然后将Texture Attach到一个SufaceTexture上。

这个SufaceTexture是音视频的native代码可以获取到的对象，通过这个对象创建的Suface，我们可以将视频数据、摄像头数据解码放到Suface中，然后Flutter端通过监听SufaceTexture的数据更新就可以顺利把刚才创建的数据更新到它的纹理中，然后再将纹理交给SKIA渲染到屏幕上。

然而我们如果需要用Flutter实现美颜，滤镜，人脸贴图等等功能，就需要将视频数据读取出来，更新到纹理中，再将GPU纹理经过美颜滤镜处理后生成一个处理后的纹理。按Flutter提供的现有能力，必须先将纹理中的数据从GPU读出到CPU中，生成Bitmap后再写入Surface中，这样在Flutter中才能顺利的更新到视频数据，这样做对系统性能的消耗很大。

通过对Flutter渲染过程分析，我们知道Flutter底层需要渲染的数据就是GPU纹理，而我们经过美颜滤镜处理完成以后的结果也是GPU纹理，如果可以将它直接交给Flutter渲染，那就可以避免GPU-CPU-GPU这样的无用循环。这样的方法是可行的，但是需要一个条件，就是OpenGL上下文共享。

OpenGL

在说上下文之前，得提到一个和上线文息息相关的概念：线程。

Flutter引擎启动后会启动四个线程：

第一个线程是UI线程，这是Flutter自己定义的UI线程，主要负责GPU发出的VSync信号时候用当前Dart编译的机器码和当前运行环境创建出Layer Tree。

还有就是IO线程和GPU线程。和大部分OpenGL处理解决方案中一样，Flutter也采取一个线程责资源加载，一部分负责资源渲染这种思路。

两个线程之间纹理共享有两种方式。一种是EGLImage(IOS是 CVOpenGLESTextureCache)。一种是OpenGL Share Context。Flutter通过Share Context来实现纹理共享，将IO线程的Context和GPU线程的Context进行Share，放到同一个Share Group下面，这样两个线程下资源是互相可见可以共享的。

Platform线程是主线程，Flutter中有一个很奇怪的设定，GPU线程和主线程共用一个Context。并且在主线程也有很多OpenGL 操作。

这样的设计会给音视频开发带来很多问题，后面会详细说。

音视频端美颜处理完成的OpenGL纹理能够让Flutter直接使用的条件就是Flutter的上下文需要和平台音视频相关的OpenGL上下文处在一个Share Group下面。

由于Flutter主线程的Context就是GPU的Context，所以在音视频端主线程中有一些OpenGL操作的话，很有可能使Flutter整个OpenGL被破坏掉。所以需要将所有的OpenGL操作都限制在子线程中。

通过上述这两个条件的处理，我们就可以在没有增加GPU消耗的前提下实现美颜和滤镜等等功能。

TPM

在经过demo验证之后，我们将这个方案应用到闲鱼音视频组件中，但改造过程中发现了一些问题。

上图是摄像头采集数据转换为纹理的一段代码，其中有两个操作：首先是切进程，将后面的OpenGL操作都切到cameraQueue中。然后是设置一次上下文。然后这种限制条件或者说是潜规则往往在开发过程中容易被忽略的。而这个条件一旦忽略后果就是出现一些莫名其妙的诡异问题极难排查。因此我们就希望能抽象出一套框架，由框架本身实现线程的切换、上下文和模块生命周期等的管理，开发者接入框架以后只需要安心实现自己的算法，而不需要关心这些潜规则还有其他一些重复的逻辑操作。

在引入Flutter之前闲鱼的音视频架构与大部分音视频逻辑一样采用分层架构：

1：底层是一些独立模块

2：SDK层是对底层模块的封装

3：最上层是UI层。

引入Flutter之后，通过分析各个模块的使用场景，我们可以得出一个假设或者说是抽象：音视频应用在终端上可以归纳为视频帧解码之后视频数据帧在各个模块之间流动的过程，基于这种假设去做Flutter音视频框架的抽象。

咸鱼Flutter多媒体开源组件

整个Flutter音视频框架抽象分为管线和数据的抽象、模块的抽象、线程统一管理和上下文同一管理四部分。

管线，其实就是视频帧流动的管道。数据，音视频中涉及到的数据包括纹理、Bit Map以及时间戳等。结合现有的应用场景我们定义了管线流通数据以Texture为主数据，同时可以选择性的添加Bit Map等作为辅助数据。这样的数据定义方式，避免重复的创建和销毁纹理带来的性能开销以及多线程访问纹理带来的一些问题。也满足一些特殊模块对特殊数据的需求。同时也设计了纹理池来管理管线中的纹理数据。

模块：如果把管线和数据比喻成血管和血液，那框架音视频的场景就可以比喻成器官，我们根据模块所在管线的位置抽象出采集、处理和输出三个基类。这三个基类里实现了刚才说的线程切换，上下文切换，格式转换等等共同逻辑，各个功能模块通过集成自这些基类，可以避免很多重复劳动。

线程：每一个模块初始化的时候，初始化函数就会去线程管理的模块去获取自己的线程，线程管理模块可以决定给初始化函数分配新的线程或者已经分配过其他模块的线程。

这样有三个好处：

一是可以根据需要去决定一个线程可以挂载多少模块，做到线程间的负载均衡。第二，多线程并发式能够保证模块内的OpenGL操作是在当前线程内而不会跑到主线程去，彻底避免Flutter的OpenGL 环境被破坏。第三，多线程并行可以充分利用CPU多核架构，提升处理速度。

从Flutter端修改Flutter引擎将Context取出后，根据Context创建上下文的统一管理模块，每一个模块在初始化的时候会获取它的线程，获取之后会调用上下文管理模块获取自己的上下文。这样可以保证每一个模块的上下文都是与Flutter的上下文进行Share的，每个模块之间资源都是共享可见的，Flutter和音视频native之间也是互相共享可见的。

基于上述框架如果要实现一个简单的场景，比如画面实时预览和滤镜处理功能，

1：需要选择功能模块，功能模块包括摄像头模块、滤镜处理模块和Flutter画面渲染模块，

2：需要配置模块参数，比如采集分辨率、滤镜参数和前后摄像头设置等，

3：在创建视频管线后使用已配置的参数创建模块

4：最后管线搭载模块，开启管线就可以实现这样简单的功能。

上图为整个功能实现的代码和结构图。

结合上述音视频框架，闲鱼实现了Flutter多媒体开源组件。

组要包含四个基本组件分别是：

1：视频图像拍摄组件

2：播放器组件

3：视频图像编辑组件

4：相册选择组件

现在这些组件正在走内部开源流程。预计9月份，相册和播放器会实现开源。

后续展望和规划

1：实现开头所说的从底层SDK到UI的全链路的跨端开发。目前底层框架层和模块层都是各个平台各自实现，反而是Flutter的UI端进行了跨平台的统一，所以后续会将底层也按照音视频常用做法把逻辑下沉到C++层，尽可能的实现全链路跨平台。

2：第二部分内容为开源共建，闲鱼开源的内容不仅包括拍摄、编辑组件，还包括了很多底层模块，希望有开发者在基于Flutter开发音视频应用时可以充分利用闲鱼开源出的音视频模块能力，搭建APP框架，开发者只要去负责实现特殊需求模块就可以，尽可能的减少重复劳动。

flutter图片内存优化

按照给定尺寸进行图片的解码，而不是解码整个图片的尺寸，用来减少内存的占用。

官方文档：

官方说明：

Instructs Flutter to decode the image at the specified dimensions instead of at its native size.

This allows finer control of the size of the image in ImageCache and is generally used to reduce the memory footprint of ImageCache .

The decoded image may still be displayed at sizes other than the cached size provided here.

使用：

三方库： cached_network_image 限2.5.0之后版本才可用

设定最大的缓存宽度和高度 this.maxWidthDiskCache 、 this.maxHeightDiskCache

使用：

从相册选取图片，展示时使用指定尺寸宽高进行处理。

使用三方库：

使用自定义 provider 来指定所需图片的宽高：

AssetEntityImageProvider 传入宽高和图片原图 AssetEntity 数据。

provider 中 key.entity.thumbDataWithSize 方法：

进入 entity 中 thumbDataWithSize 方法：

进入 _getThumbDataWithId 方法中，

进入getThumb：

调用iOS原生的获取图片方法，

进入 getThumbWithId 方法，

原生实现获取置顶宽高缩略图方法实现：

使用 iOS 原生类 PHImageManager 的

来获取缩略图。

Flutter 小技巧之优化你使用的 BuildContext

Flutter 里的 BuildContext 相信大家都不会陌生，虽然它叫 Context，但是它实际是 Element 的抽象对象，而在 Flutter 里，它主要来自于 ComponentElement 。

关于 ComponentElement 可以简单介绍一下，在 Flutter 里根据 Element 可以简单地被归纳为两类：

所以一般情况下，我们在 build 方法或者 State 里获取到的 BuildContext 其实就是 ComponentElement 。

那使用 BuildContext 有什么需要注意的问题 ？

首先如下代码所示，在该例子里当用户点击 FloatingActionButton 的时候，代码里做了一个 2秒的延迟，然后才调用 pop 退出当前页面。

正常情况下是不会有什么问题，但是当用户在点击了 FloatingActionButton 之后，又马上点击了 AppBar 返回退出应用，这时候就会出现以下的错误提示。

可以看到此时 log 说，Widget 对应的 Element 已经不在了，因为在 Navigator.of(context) 被调用时， context 对应的 Element 已经随着我们的退出销毁。

一般情况下处理这个问题也很简单， 那就是增加 mounted 判断，通过 mounted 判断就可以避免上述的错误 。

上面代码里的 mounted 标识位来自于 State ， 因为 State 是依附于 Element 创建，所以它可以感知 Element 的生命周期 ，例如 mounted 就是判断 _element != null; 。

那么到这里我们收获了一个小技巧： 使用 BuildContext 时，在必须时我们需要通过 mounted 来保证它的有效性 。

那么单纯使用 mounted 就可以满足 context 优化的要求了吗 ？

如下代码所示，在这个例子里：

由于在 5 秒之内，Item 被划出了屏幕，所以对应的 Elment 其实是被释放了，从而由于 mounted 判断， SnackBar 不会被弹出。

那如果假设需要在开发时展示点击数据上报的结果，也就是 Item 被释放了还需要弹出，这时候需要如何处理 ？

我们知道不管是 ScaffoldMessenger.of(context) 还是 Navigator.of(context) ，它本质还是通过 context 去往上查找对应的 InheritedWidget 泛型，所以其实我们可以提前获取。

所以，如下代码所示，在 Future.delayed 之前我们就通过 ScaffoldMessenger.of(context); 获取到 sm 对象，之后就算你直接退出当前的列表页面，5秒过后 SnackBar 也能正常弹出。

为什么页面销毁了，但是 SnackBar 还能正常弹出 ？

因为此时通过 of(context); 获取到的 ScaffoldMessenger 是存在 MaterialApp 里，所以就算页面销毁了也不影响 SnackBar 的执行。

但是如果我们修改例子，如下代码所示，在 Scaffold 上面多嵌套一个 ScaffoldMessenger ，这时候在 Item 里通过 ScaffoldMessenger.of(context) 获取到的就会是当前页面下的 ScaffoldMessenger 。

这种情况下我们只能保证Item 不可见的时候 SnackBar 还能正常弹出， 而如果这时候我们直接退出页面，还是会出现以下的错误提示，因为 ScaffoldMessenger 也被销毁了 。

所以到这里我们收获第二个小技巧： 在异步操作里使用 of(context) ，可以提前获取，之后再做异步操作，这样可以尽量保证流程可以完整执行 。

既然我们说到通过 of(context) 去获取上层共享往下共享的 InheritedWidget ，那在哪里获取就比较好 ？

还记得前面的 log 吗？在第一个例子出错时，log 里就提示了一个方法，也就是 State 的 didChangeDependencies 方法。

为什么是官方会建议在这个方法里去调用 of(context) ？

首先前面我们一直说，通过 of(context) 获取到的是 InheritedWidget ，而 当 InheritedWidget 发生改变时，就是通过触发绑定过的 Element 里 State 的 didChangeDependencies 来触发更新， 所以在 didChangeDependencies 里调用 of(context) 有较好的因果关系 。

那我能在 initState 里提前调用吗 ？

当然不行，首先如果在 initState 直接调用如 ScaffoldMessenger.of(context).showSnackBar 方法，就会看到以下的错误提示。

这是因为 Element 里会判断此时的 _StateLifecycle 状态，如果此时是 _StateLifecycle.created 或者 _StateLifecycle.defunct ，也就是在 initState 和 dispose ，是不允许执行 of(context) 操作。

当然，如果你硬是想在 initState 下调用也行，增加一个 Future 执行就可以成功执行

那我在 build 里直接调用不行吗 ？

直接在 build 里调用肯定可以，虽然 build 会被比较频繁执行，但是 of(context) 操作其实就是在一个 map 里通过 key - value 获取泛型对象，所以对性能不会有太大的影响。

真正对性能有影响的是 of(context) 的绑定数量和获取到对象之后的自定义逻辑 ，例如你通过 MediaQuery.of(context).size 获取到屏幕大小之后，通过一系列复杂计算来定位你的控件。

例如上面这段代码，可能会导致键盘在弹出的时候，虽然当前页面并没有完全展示，但是也会导致你的控件不断重新计算从而出现卡顿。

所以到这里我们又收获了一个小技巧： 对于 of(context) 的相关操作逻辑，可以尽量放到 didChangeDependencies 里去处理 。