Flutter - 深入理解setState更新机制

基于Flutter 1.5的源码剖析, 分析flutter的StatefulWidget的UI更新机制,相关源码:

1widgets/framework.dart 2widgets/binding.dart 3scheduler/binding.dart 4lib/ui/window.dart 5flutter/runtime/runtime_controller.cc

一、概述

对于Flutter来说,万物皆为Widget,常见的Widget子类为StatelessWidget(无状态)和StatefulWidget(有状态);

  • StatelessWidget:内部没有保存状态,界面创建后不会发生改变;
  • StatefulWidget:内部有保存状态,当状态发生改变,调用setState()方法会触发StatefulWidget的UI发生更新,对于自定义继承自StatefulWidget的子类,必须要重写createState()方法。

接下来看看setState()究竟干了哪些操作。

二、Widget更新流程

2.1 setState

[-> framework.dart:: State]

1abstract class State<T extends StatefulWidget> extends Diagnosticable { 2 StatefulElement _element; 3 4 void setState(VoidCallback fn) { 5 ... 6 _element.markNeedsBuild(); //[见小节2.2] 7 } 8}

这里需要注意setState()不应该在dispose()之后调用,可通过mounted属性值来判断父widget是否还包含该widget。

2.2 markNeedsBuild

[-> framework.dart:: Element]

1abstract class Element extends DiagnosticableTree implements BuildContext { 2 void markNeedsBuild() { 3 if (!_active) 4 return; 5 if (dirty) 6 return; 7 _dirty = true; 8 owner.scheduleBuildFor(this); //[见小节2.3] 9 } 10}

设置_dirty为true,

2.3 scheduleBuildFor

[-> framework.dart:: BuildOwner]

1void scheduleBuildFor(Element element) { 2 if (element._inDirtyList) { 3 _dirtyElementsNeedsResorting = true; 4 return; 5 } 6 if (!_scheduledFlushDirtyElements && onBuildScheduled != null) { 7 _scheduledFlushDirtyElements = true; 8 onBuildScheduled(); //[见小节2.4] 9 } 10 _dirtyElements.add(element); //记录所有的脏元素 11 element._inDirtyList = true; 12}

2.4 _handleBuildScheduled

[-> binding.dart:: WidgetsBinding]

1mixin WidgetsBinding on BindingBase, SchedulerBinding, GestureBinding, RendererBinding, SemanticsBinding { 2 @override 3 void initInstances() { 4 super.initInstances(); 5 _instance = this; 6 buildOwner.onBuildScheduled = _handleBuildScheduled; //赋值onBuildScheduled 7 ui.window.onLocaleChanged = handleLocaleChanged; 8 ui.window.onAccessibilityFeaturesChanged = handleAccessibilityFeaturesChanged; 9 SystemChannels.navigation.setMethodCallHandler(_handleNavigationInvocation); 10 SystemChannels.system.setMessageHandler(_handleSystemMessage); 11 } 12 13 void _handleBuildScheduled() { 14 ensureVisualUpdate(); //[见小节2.5] 15 } 16}

Flutter应用启动过程初始化WidgetsBinding时,赋值onBuildScheduled等于_handleBuildScheduled()。

2.5 ensureVisualUpdate

[-> scheduler/binding.dart:: SchedulerBinding]

1mixin SchedulerBinding on BindingBase, ServicesBinding { 2 @override 3 void initInstances() { 4 super.initInstances(); 5 _instance = this; 6 ui.window.onBeginFrame = _handleBeginFrame; 7 ui.window.onDrawFrame = _handleDrawFrame; 8 SystemChannels.lifecycle.setMessageHandler(_handleLifecycleMessage); 9 } 10 11 void ensureVisualUpdate() { 12 switch (schedulerPhase) { 13 case SchedulerPhase.idle: 14 case SchedulerPhase.postFrameCallbacks: 15 scheduleFrame(); //[见小节2.6] 16 return; 17 case SchedulerPhase.transientCallbacks: 18 case SchedulerPhase.midFrameMicrotasks: 19 case SchedulerPhase.persistentCallbacks: 20 return; 21 } 22 } 23}

schedulerPhase的初始值为SchedulerPhase.idle。SchedulerPhase是一个enum枚举类型,有以下5个可取值:

状态含义
idle没有正在处理的帧,可能正在执行的是WidgetsBinding.scheduleTask,scheduleMicrotask,Timer,事件handlers,或者其他回调等
transientCallbacksSchedulerBinding.handleBeginFrame过程, 处理动画状态更新
midFrameMicrotasks处理transientCallbacks阶段触发的微任务(Microtasks)
persistentCallbacksWidgetsBinding.drawFrame和SchedulerBinding.handleDrawFrame过程,build/layout/paint流水线工作
postFrameCallbacks主要是清理和计划执行下一帧的工作

2.6 scheduleFrame

[-> scheduler/binding.dart:: SchedulerBinding]

1void scheduleFrame() { 2 //只有当APP处于用户可见状态才会准备调度下一帧方法 3 if (_hasScheduledFrame || !_framesEnabled) 4 return; 5 ui.window.scheduleFrame(); // native方法 [见小节2.7] 6 _hasScheduledFrame = true; 7}

2.7 scheduleFrame

[-> lib/ui/window.dart:: Window]

void scheduleFrame() native 'Window_scheduleFrame'; 

window是Flutter引擎中跟图形相关接口打交道的核心类,这里是一个native方法

2.7.1 ScheduleFrame(C++)

[-> window.cc ]

1void ScheduleFrame(Dart_NativeArguments args) { 2 // [见小节2.7.2] 3 UIDartState::Current()->window()->client()->ScheduleFrame(); 4}

通过RegisterNatives()完成native方法的注册,“Window_scheduleFrame”所对应的native方法如上所示。

2.7.2 RuntimeController::ScheduleFrame

[flutter/runtime/runtime_controller.cc]

1void RuntimeController::ScheduleFrame() { 2 client_.ScheduleFrame(); // [见小节2.7.3] 3}

2.7.3 Engine::ScheduleFrame

flutter/shell/common/engine.cc

1void Engine::ScheduleFrame(bool regenerate_layer_tree) { 2 animator_->RequestFrame(regenerate_layer_tree); 3}

文章Flutter渲染机制—UI线程文中小节[2.1]介绍Engine::ScheduleFrame()经过层层调用,最终会注册Vsync回调。 等待下一次vsync信号的到来,然后再经过层层调用最终会调用到Window::BeginFrame()。

2.8 Window::BeginFrame

[-> flutter/lib/ui/window/window.cc]

1void Window::BeginFrame(fml::TimePoint frameTime) { 2 std::shared_ptr<tonic::DartState> dart_state = library_.dart_state().lock(); 3 if (!dart_state) 4 return; 5 tonic::DartState::Scope scope(dart_state); 6 7 int64_t microseconds = (frameTime - fml::TimePoint()).ToMicroseconds(); 8 9 // [见小节4.2] 10 DartInvokeField(library_.value(), "_beginFrame", 11 { 12 Dart_NewInteger(microseconds), 13 }); 14 15 //执行MicroTask 16 UIDartState::Current()->FlushMicrotasksNow(); 17 18 // [见小节4.4] 19 DartInvokeField(library_.value(), "_drawFrame", {}); 20}

Window::BeginFrame()过程主要工作:

  • 执行_beginFrame
  • 执行FlushMicrotasksNow
  • 执行_drawFrame

可见,Microtask位于beginFrame和drawFrame之间,那么Microtask的耗时会影响ui绘制过程。

2.9 handleBeginFrame

[-> lib/src/scheduler/binding.dart:: SchedulerBinding]

1void handleBeginFrame(Duration rawTimeStamp) { 2 Timeline.startSync('Frame', arguments: timelineWhitelistArguments); 3 _firstRawTimeStampInEpoch ??= rawTimeStamp; 4 _currentFrameTimeStamp = _adjustForEpoch(rawTimeStamp ?? _lastRawTimeStamp); 5 if (rawTimeStamp != null) 6 _lastRawTimeStamp = rawTimeStamp; 7 8 profile(() { 9 _profileFrameNumber += 1; 10 _profileFrameStopwatch.reset(); 11 _profileFrameStopwatch.start(); 12 }); 13 14 //此时阶段等于SchedulerPhase.idle; 15 _hasScheduledFrame = false; 16 try { 17 Timeline.startSync('Animate', arguments: timelineWhitelistArguments); 18 _schedulerPhase = SchedulerPhase.transientCallbacks; 19 //执行动画的回调方法 20 final Map<int, _FrameCallbackEntry> callbacks = _transientCallbacks; 21 _transientCallbacks = <int, _FrameCallbackEntry>{}; 22 callbacks.forEach((int id, _FrameCallbackEntry callbackEntry) { 23 if (!_removedIds.contains(id)) 24 _invokeFrameCallback(callbackEntry.callback, _currentFrameTimeStamp, callbackEntry.debugStack); 25 }); 26 _removedIds.clear(); 27 } finally { 28 _schedulerPhase = SchedulerPhase.midFrameMicrotasks; 29 } 30}

该方法主要功能是遍历_transientCallbacks,执行相应的Animate操作,可通过scheduleFrameCallback()/cancelFrameCallbackWithId()来完成添加和删除成员,再来简单看看这两个方法。

2.10 handleDrawFrame

[-> lib/src/scheduler/binding.dart:: SchedulerBinding]

1void handleDrawFrame() { 2 assert(_schedulerPhase == SchedulerPhase.midFrameMicrotasks); 3 Timeline.finishSync(); // 标识结束"Animate"阶段 4 try { 5 _schedulerPhase = SchedulerPhase.persistentCallbacks; 6 //执行PERSISTENT FRAME回调 7 for (FrameCallback callback in _persistentCallbacks) 8 _invokeFrameCallback(callback, _currentFrameTimeStamp); 9 10 _schedulerPhase = SchedulerPhase.postFrameCallbacks; 11 // 执行POST-FRAME回调 12 final List<FrameCallback> localPostFrameCallbacks = List<FrameCallback>.from(_postFrameCallbacks); 13 _postFrameCallbacks.clear(); 14 for (FrameCallback callback in localPostFrameCallbacks) 15 _invokeFrameCallback(callback, _currentFrameTimeStamp); 16 } finally { 17 _schedulerPhase = SchedulerPhase.idle; 18 Timeline.finishSync(); //标识结束”Frame“阶段 19 profile(() { 20 _profileFrameStopwatch.stop(); 21 _profileFramePostEvent(); 22 }); 23 _currentFrameTimeStamp = null; 24 } 25}

该方法主要功能:

  • 遍历_persistentCallbacks,执行相应的回调方法,可通过addPersistentFrameCallback()注册,一旦注册后不可移除,后续每一次frame回调都会执行;
  • 遍历_postFrameCallbacks,执行相应的回调方法,可通过addPostFrameCallback()注册,handleDrawFrame()执行完成后会清空_postFrameCallbacks内容。

三、小结

可见,setState()过程主要工作是记录所有的脏元素,添加到BuildOwner对象的_dirtyElements成员变量,然后调用scheduleFrame来注册Vsync回调。 当下一次vsync信号的到来时会执行handleBeginFrame()和handleDrawFrame()来更新UI。


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本文转自 http://gityuan.com/2019/07/06/flutter_set_state/,如有侵权,请联系删除。

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