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Flutter面试：渲染原理

页面中的各界面元素（Widget）以树的形式组织，即控件树。Flutter通过控件树中的每个控件创建不同类型的渲染对象，组成渲染对象树。而渲染对象树在Flutter的展示过程分为三个阶段：布局、绘制、合成和渲染。

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（一）布局

Flutter采用深度优先机制遍历渲染对象树，决定渲染对象树中各渲染对象在屏幕上的位置和尺寸。在布局过程中，渲染对象树中的每个渲染对象都会接收父对象的布局约束参数，决定自己的大小，然后父对象按照控件逻辑决定各个子对象的位置，完成布局过程。

为了防止因子节点发生变化而导致整个控件树重新布局，Flutter加入了一个机制——布局边界（Relayout Boundary），可以在某些节点自动或手动地设置布局边界，当边界内的任何对象发生重新布局时，不会影响边界外的对象，反之亦然。

二）绘制

布局完成后，渲染对象树中的每个节点都有了明确的尺寸和位置。Flutter会把所有的渲染对象绘制到不同的图层上。与布局过程一样，绘制过程也是深度优先遍历，而且总是先绘制自身，再绘制子节点。

以下图为例：节点1在绘制完自身后，会再绘制节点2，然后绘制它的子节点3、4和5，最后绘制节点6。

可以看到，由于一些其他原因（比如，视图手动合并）导致2的子节点5与它的兄弟节点6处于了同一层，这样会导致当节点2需要重绘的时候，与其无关的节点6也会被重绘，带来性能损耗。

为了解决这一问题，Flutter提出了与布局边界对应的机制——重绘边界（Repaint Boundary）。在重绘边界内，Flutter会强制切换新的图层，这样就可以避免边界内外的互相影响，避免无关内容置于同一图层引起不必要的重绘。

重绘边界的一个典型场景是Scrollview。ScrollView滚动的时候需要刷新视图内容，从而触发内容重绘。而当滚动内容重绘时，一般情况下其他内容是不需要重绘的，这时候重绘边界就派上用场了。

（三）合成和渲染

终端设备的页面越来越复杂，因此Flutter的渲染树层级通常很多，直接交付给渲染引擎进行多图层渲染，可能会出现大量渲染内容的重复绘制，所以还需要先进行一次图层合成，即将所有的图层根据大小、层级、透明度等规则计算出最终的显示效果，将相同的图层归类合并，简化渲染树，提高渲染效率。

合并完成后，Flutter会将几何图层数据交由Skia引擎加工成二维图像数据，最终交由GPU进行渲染，完成界面的展示。

四、总结

咱们从各种业界主流跨端方案与Flutter的对比开始，到Flutter的简要介绍以及Flutter的运行机制，并以界面渲染过程为例，从布局、绘制、合成和渲染三个阶段讲述了Flutter的实现原理。相信大家对Flutter已经有一个整体认知，赶快一起上手操作起来吧！

Flutter Math发布，使用纯Flutter渲染LaTeX数学公式

介绍一下我最近开发的一个Flutter插件。Flutter Math是一个完全使用Dart和Flutter渲染LaTeX数学公式的插件，可以看作是移植在Dart和Flutter平台上的KaTeX。其支持的LaTeX语法大致与KaTeX相同（少数当前版本暂不支持的语法详见Github仓库），对数学公式的渲染结果几乎像素级还原KaTeX。

相比已有的flutter_tex插件，本插件完全的基于Dart和Flutter，不包含任何WebView和Javascript，性能远超过flutter_tex。大家如果频繁遇到flutter_tex带来的卡顿以及崩溃，欢迎试用Flutter Math。

x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}

i\hbar\frac{\partial}{\partial t}\Psi(\vec x,t) = -\frac{\hbar}{2m}\nabla^2\Psi(\vec x,t)+ V(\vec x)\Psi(\vec x,t)

\hat f(\xi) = \int_{-\infty}^\infty f(x)e^{- 2\pi i \xi x}\mathrm{d}x

项目仓库地址： GitHub地址 。目前版本为0.1.1，更多信息以及暂不支持的KaTeX特性欢迎查阅GitHub页面。欢迎打星，欢迎fork！

二、Flutter的渲染机制以及setState()背后的原理

开始FrameWork层会通知Engine表示自己可以进行渲染了，在下一个Vsync信号到来之时，Engine层会通过Windows.onDrawFrame回调Framework进行整个页面的构建与绘制。每次收到渲染页面的通知后，Engine调用Windows.onDrawFrame最终交给_handleDrawFrame()方法进行处理。最后会走到 WidgetsBinding.drawFrame() = buildOwner.buildScope(renderViewElement) = _dirtyElements[index].rebuild() = performRebuild() 这里会触发当前element的widget的build方法= updateChild() 注意这里已经是子节点进行接下来的操作了= 子节点update() = 子节点rebuild() = 子节点performRebuild() ...

小结：所以说在widget树中，越高层的 build() 里调用 setState() 会导致遍历所有的子节点=遍历所有子节点的子节点...

话术总结： setState() 会将当前的 element 标记为 脏 ，并交由 buildOwner ，由 buildOwner 加入自己的 脏列表中 ,等收到页面渲染的通知后(这里流程简略掉)，会调用 buildOwenr. buildScope () ,这里会遍历 脏列表 然后每一个都会调用 rebuild() , rebuild() 又会调用 performRebuild() , performRebuild() 则会调用 build() 方法重建当前的 element ，然后调用 updateChild () 开始更新子节点,进而触发子节点的 rebuild() 方法，进行下一轮的周期...一直到最后一个节点

Flutter Widget的渲染原理

抽象类Element 有mount方法

抽象类Widget 有createElement方法

RenderObjectWidget有createElement方法 和  createRenderObject方法

每一个Widget, 都有createElement方法，通过createElement方法 创建一个Element对象，

Element加入Element树中，它会创建三种Element ，每个Element 有个mount方法

第一种：RenderObjectElement（RenderObjectWidget的createElement方法）

mount方法中 调用

widget.createRenderObject(this) ，创建RenderObject对象，RenderObject对象加入Render树中

第二种：StatefulElement继承ComponentElement 

第三种：StatelessElement继承ComponentElement 

并不是所有的Widget都会被独立渲染！只有继承RenderObjectWidget的才会创建RenderObject对象！