Flutter 102: 何為 Flutter RenderObjects ？

小菜前段時間簡單了解了一下 Widget 和 Element，其中 Widget 主要是存放渲染内容以及布局資訊等，僅作為一個資訊存儲的容器；Element 主要用于存放上下文環境，周遊 UI View 視圖樹；而小菜今天嘗試學習的 RenderObject 才是 UI View 真正的渲染部分；

RenderObject

RenderObject 作為渲染樹中的一個對象；其 layout() 和 paint() 是渲染庫核心，負責管理布局和渲染等；RenderObject 定義了布局繪制協定，但并沒定義具體布局繪制模型；

源碼分析

RenderObject 可以從多個次元研究，可以通過 layout() 和 paint() 對比 Android 的繪制流程，也可以根據其屬性和互動的對象(parent / owner / child)來學習；小菜從頭開始為了盡可能多的了解源碼，嘗試第二種方式進一步學習；

abstract class RenderObject extends AbstractNode with DiagnosticableTreeMixin implements HitTestTarget {
    AbstractNode _rootNode;
    ParentData parentData;
    Constraints _constraints;
    @protected
    Constraints get constraints => _constraints;
    PipelineOwner _owner;
    bool get attached => _owner != null;
    void setupParentData(covariant RenderObject child) {}
    void adoptChild(RenderObject child) {}
    void dropChild(RenderObject child) {}
    void attach(PipelineOwner owner) {}
    void detach() {}
}

parent 相關

1. ParentData

ParentData parentData;

void setupParentData(covariant RenderObject child) {
    assert(_debugCanPerformMutations);
    if (child.parentData is! ParentData)
      child.parentData = ParentData();
}

RenderObject 包括兩個重要屬性 parent 和 ParentData 插槽；ParentData 做為一個預留的變量，由 parent 指派，傳遞資訊給 child 的存儲容器；通常所有和 child 特定的資料都可以存儲在 ParentData 中；

2. Constraints

void layout(Constraints constraints, { bool parentUsesSize = false }) {
    RenderObject relayoutBoundary;
    if (!parentUsesSize || sizedByParent || constraints.isTight || parent is! RenderObject) {
      relayoutBoundary = this;
    } else {
      final RenderObject parent = this.parent;
      relayoutBoundary = parent._relayoutBoundary;
    }
   
    if (!_needsLayout && constraints == _constraints && relayoutBoundary == _relayoutBoundary) return;
    _constraints = constraints;
    if (_relayoutBoundary != null && relayoutBoundary != _relayoutBoundary) {
      visitChildren((RenderObject child) {
        child._cleanRelayoutBoundary();
      });
    }
    _relayoutBoundary = relayoutBoundary;
    
    if (sizedByParent) {
      try {
        performResize();
      } catch (e, stack) {
        _debugReportException('performResize', e, stack);
      }
    }
    RenderObject debugPreviousActiveLayout;
    try {
      performLayout();
      markNeedsSemanticsUpdate();
    } catch (e, stack) {
      _debugReportException('performLayout', e, stack);
    }
    _needsLayout = false;
    markNeedsPaint();
}

Constraints 作為 RenderObject 中 parent 和 child 之間的布局限制；layout() 作為 RenderObject 的核心方法，需要傳入 Constraints 作為限制，配合 parentUsesSize 判斷 RenderObject 在 child 子節點發生變化時，parent 父節點是否需要重新繪制；

3. relayoutBoundary

RenderObject relayoutBoundary;
if (!parentUsesSize || sizedByParent || constraints.isTight || parent is! RenderObject) {
  relayoutBoundary = this;
} else {
  final RenderObject parent = this.parent;
  relayoutBoundary = parent._relayoutBoundary;
}
if (_relayoutBoundary != null && relayoutBoundary != _relayoutBoundary) {
  visitChildren((RenderObject child) {
    child._cleanRelayoutBoundary();
  });
}

void markNeedsLayout() {
    if (_needsLayout) {
      return;
    }
    if (_relayoutBoundary != this) {
      markParentNeedsLayout();
    } else {
      _needsLayout = true;
      if (owner != null) {
        owner._nodesNeedingLayout.add(this);
        owner.requestVisualUpdate();
      }
    }
}

layout() 中定義了一個 RenderObject 類型的 relayoutBoundary 布局邊界，如果布局邊界發生變化，則周遊清空所有已記錄的邊界并重新設定；

markNeedsLayout() 中也需要進行布局邊界判斷，若 RenderObject 自身不是 relayoutBoundary，則向 parent 父節點查找，直到找到确定是 relayoutBoundary 的 RenderObject 并标記為 dirty；

layout() 确定自己是否為邊界需要判斷四個條件，分别是 !parentUsesSize parent 父節點是否關心自己的大小；sizedByParent 是否由 parent 父節點判斷大小；constraints.isTight 是否嚴格限制；parent is! RenderObject 自身是否為 root 根節點；

owner 相關

PipelineOwner 作為整個渲染流程的管理者；提供用于驅動渲染管道的接口，并存儲在管道的每個階段中已請求通路渲染對象的狀态等；

1. flushLayout

void flushLayout() {
    if (!kReleaseMode) {
      Timeline.startSync('Layout', arguments: timelineWhitelistArguments);
    }
    try {
      while (_nodesNeedingLayout.isNotEmpty) {
        final List<RenderObject> dirtyNodes = _nodesNeedingLayout;
        _nodesNeedingLayout = <RenderObject>[];
        for (RenderObject node in dirtyNodes..sort((RenderObject a, RenderObject b) => a.depth - b.depth)) {
          if (node._needsLayout && node.owner == this)
            node._layoutWithoutResize();
        }
      }
    } finally {
      if (!kReleaseMode)  Timeline.finishSync();
    }
}

flushLayout() 用于周遊所有标記為 dirty 的需要重新布局的 RenderObjects 并重新計算其布局尺寸和位置等；

2. flushCompositingBits

void flushCompositingBits() {
    if (!kReleaseMode) {
      Timeline.startSync('Compositing bits');
    }
    _nodesNeedingCompositingBitsUpdate.sort((RenderObject a, RenderObject b) => a.depth - b.depth);
    for (RenderObject node in _nodesNeedingCompositingBitsUpdate) {
      if (node._needsCompositingBitsUpdate && node.owner == this)
        node._updateCompositingBits();
    }
    _nodesNeedingCompositingBitsUpdate.clear();
    if (!kReleaseMode) {
      Timeline.finishSync();
    }
}

flushCompositingBits() 用于周遊所有标記為 dirty 的需要 CompositingBitsUpdate 合并更新的子節點，再次階段，每個 RenderObject 都會了解其子節點是否需要合并更新；

3. flushPaint

void flushPaint() {
    if (!kReleaseMode) {
      Timeline.startSync('Paint', arguments: timelineWhitelistArguments);
    }
    try {
      final List<RenderObject> dirtyNodes = _nodesNeedingPaint;
      _nodesNeedingPaint = <RenderObject>[];
      for (RenderObject node in dirtyNodes..sort((RenderObject a, RenderObject b) => b.depth - a.depth)) {
        if (node._needsPaint && node.owner == this) {
          if (node._layer.attached) {
            PaintingContext.repaintCompositedChild(node);
          } else { node._skippedPaintingOnLayer(); }
        }
      }
    } finally {
      if (!kReleaseMode) { Timeline.finishSync(); }
    }
}

flushPaint() 用于周遊所有标記為 dirty 的需要重新繪制的子節點，并生成 Layer 用于繪制展示；

4. attach / detach

@override
void attach(PipelineOwner owner) {
    super.attach(owner);
    if (_needsLayout && _relayoutBoundary != null) {
      _needsLayout = false;
      markNeedsLayout();
    }
    if (_needsCompositingBitsUpdate) {
      _needsCompositingBitsUpdate = false;
      markNeedsCompositingBitsUpdate();
    }
    if (_needsPaint && _layer != null) {
      _needsPaint = false;
      markNeedsPaint();
    }
    if (_needsSemanticsUpdate && _semanticsConfiguration.isSemanticBoundary) {
      _needsSemanticsUpdate = false;
      markNeedsSemanticsUpdate();
    }
}

layout() 中在 attach() 和 detach() 中也需要 PipelineOwner；attach() 主要通知管理者 owner 将其插入到渲染樹中标記需要計算布局 layout 并調用 markNeedsPaint 重新繪制；detach() 主要是通知管理者取消關聯；

child 相關

對于 child 子節點，小菜主要學習如下三個方法；

1. adoptChild

@override
void adoptChild(RenderObject child) {
    setupParentData(child);
    markNeedsLayout();
    markNeedsCompositingBitsUpdate();
    markNeedsSemanticsUpdate();
    super.adoptChild(child);
}

adoptChild() 主要是 RenderObject 添加一個 child 子節點；其中需要通過 setupParentData() 來擷取 ParentData 中的資料并更新；

2. dropChild

@override
void dropChild(RenderObject child) {
    child._cleanRelayoutBoundary();
    child.parentData.detach();
    child.parentData = null;
    super.dropChild(child);
    markNeedsLayout();
    markNeedsCompositingBitsUpdate();
    markNeedsSemanticsUpdate();
}

dropChild() 是和 adoptChild() 對應的方法，主要用于 RenderObject 删除一個 child 子節點；删除過程中需要 _cleanRelayoutBoundary 清除邊界并删除 ParentData，之後再更新；

3. paintChild

void paintChild(RenderObject child, Offset offset) {
    if (child.isRepaintBoundary) {
      stopRecordingIfNeeded();
      _compositeChild(child, offset);
    } else {
      child._paintWithContext(this, offset);
    }
}

paintChild() 為繪制一個子節點的 RenderObject；如果該子節點有自己合成層，則 child 子節點将被合成到與此繪制相關的上下文相關的 Layer 層中；

RenderBox

RenderObject 并沒定義具體布局繪制模型，是以小菜簡單學習了一下 RenderBox；RenderBox 是 RenderObject 的子類，以螢幕左上角為原點(包括頂部狀态欄)坐标系；BoxParentData 作為 child 子節點傳輸資料，BoxConstraints 作為其限制條件，通過 Size 記錄其尺寸大小；可以定義具體的布局繪制模型；

RenderObject 涉及的方式方法較多，小菜對于源碼的了解還不夠深入，如有錯誤，請多多指導！

來源：阿策小和尚

Flutter 102: 何為 Flutter RenderObjects ？

RenderObject

源碼分析

parent 相關

1. ParentData

2. Constraints

3. relayoutBoundary

owner 相關

1. flushLayout

2. flushCompositingBits

3. flushPaint

4. attach / detach

child 相關

1. adoptChild

2. dropChild

3. paintChild

RenderBox

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