Flutter 之 Widget

Widget 是 Flutter 功能的抽象描述，是视图的配置信息，同样也是数据的映射，是 Flutter 开发框架中最基本的概念。Flutter 的核心设计思想便是“一切皆 Widget”。

Flutter 架构图

Flutter 将视图树的概念进行了扩展，把视图数据的组织和渲染抽象为三部分，即 Widget，Element 和 RenderObject。

Widget 是 Flutter 世界里对视图的一种结构化描述，你可以把它看作是前端中的“控件”或“组件”。Widget 是控件实现的基本逻辑单位，里面存储的是有关视图渲染的配置信息，包括布局、渲染属性、事件响应信息等。

Flutter 将 Widget 设计成不可变的，所以当视图渲染的配置信息发生变化时，Flutter 会选择重建 Widget 树的方式进行数据更新，以数据驱动 UI 构建的方式简单高效。因为涉及到大量对象的销毁和重建，所以会对垃圾回收造成压力。不过，Widget 本身并不涉及实际渲染位图，所以它只是一份轻量级的数据结构，重建的成本很低。另外，由于 Widget 的不可变性，可以以较低成本进行渲染节点复用，因此在一个真实的渲染树中可能存在不同的 Widget 对应同一个渲染节点的情况，这无疑又降低了重建 UI 的成本。

Element 是 Widget 的一个实例化对象，它承载了视图构建的上下文数据，是连接结构化的配置信息到完成最终渲染的桥梁。

Flutter 渲染过程，可以分为这么三步：

1.通过 Widget 树生成对应的 Element 树；

2.创建相应的 RenderObject 并关联到 Element.renderObject 属性上；

3.构建成 RenderObject 树，以完成最终的渲染。

可以看到，Element 同时持有 Widget 和 RenderObject。而无论是 Widget 还是 Element，其实都不负责最后的渲染，只负责发号施令，真正去干活儿的只有 RenderObject。因为 Widget 具有不可变性，但 Element 却是可变的。实际上，Element 树这一层将 Widget 树的变化（类似 React 虚拟 DOM diff）做了抽象，可以只将真正需要修改的部分同步到真实的 RenderObject 树中，最大程度降低对真实渲染视图的修改，提高渲染效率，而不是销毁整个渲染视图树重建。

RenderObject 是主要负责实现视图渲染的对象。而渲染对象树在 Flutter 的展示过程分为四个阶段，即布局、绘制、合成和渲染。 其中，布局和绘制在 RenderObject 中完成，Flutter 采用深度优先机制遍历渲染对象树，确定树中各个对象的位置和尺寸，并把它们绘制到不同的图层上。绘制完毕后，合成和渲染的工作则交给 Skia 搞定。

Flutter 通过引入 Widget、Element 与 RenderObject 这三个概念，把原本从视图数据到视图渲染的复杂构建过程拆分得更简单、直接，在易于集中治理的同时，保证了较高的渲染效率。

在 Flutter 中，布局和绘制工作实际上是在 Widget 的另一个子类 RenderObjectWidget 内完成的。

abstract class RenderObjectWidget extends Widget {

  @override

  RenderObjectElement createElement();

  @protected

  RenderObject createRenderObject(BuildContext context);

  @protected

  void updateRenderObject(BuildContext context, covariant RenderObject renderObject) { }

}

实际上，RenderObjectWidget 本身并不负责这些对象的创建与更新。对于 Element 的创建，Flutter 会在遍历 Widget 树时，调用 createElement 去同步 Widget 自身配置，从而生成对应节点的 Element 对象。而对于 RenderObject 的创建与更新，其实是在 RenderObjectElement 类中完成的。

abstract class RenderObjectElement extends Element {

  RenderObject _renderObject;

  @override

  void mount(Element parent, dynamic newSlot) {

    super.mount(parent, newSlot);

    _renderObject = widget.createRenderObject(this);

    attachRenderObject(newSlot);

    _dirty = false;

  }

  @override

  void update(covariant RenderObjectWidget newWidget) {

    super.update(newWidget);

    widget.updateRenderObject(this, renderObject);

    _dirty = false;

  }

  ...

}

在 Element 创建完毕后，Flutter 会调用 Element 的 mount 方法。在这个方法里，会完成与之关联的 RenderObject 对象的创建，以及与渲染树的插入工作，插入到渲染树后的 Element 就可以显示到屏幕中了。

如果 Widget 的配置数据发生了改变，那么持有该 Widget 的 Element 节点也会被标记为 dirty。在下一个周期的绘制时，Flutter 就会触发 Element 树的更新，并使用最新的 Widget 数据更新自身以及关联的 RenderObject 对象，接下来便会进入 Layout 和 Paint 的流程。而真正的绘制和布局过程，则完全交由 RenderObject 完成：

abstract class RenderObject extends AbstractNode with DiagnosticableTreeMixin implements HitTestTarget {

  void layout(Constraints constraints, { bool parentUsesSize = false }) {...}

  void paint(PaintingContext context, Offset offset) { }

}

布局和绘制完成后，接下来的事情就交给 Skia 了。