Android Flutter
失落夏天 人气:0前言
flutter可以说是当下最流行的跨平台技术了，其最突出的
网上可以搜到的文章，大多数都是flutter的用法，即使介绍其实现原理的，也直接深入源码直接解读，造成只有一定功能的读者才能理解。
本文希望以最通俗易解的方式介绍flutter的实现原理，也许不会介绍的深入或者详细，但是一定能让读者知道flutter的基本实现原理。
本文基于flutter2.0的源码进行原理分析，3.0的源码有些许变动，但整体流程是一样的。
一.安卓原生界面绘制的流程
原生绘制流程
有另外的一个系列文章来讲原生的界面，为了方便读者阅读，本文会简略描述一下整个流程。
其主要流程是在每次sync的时候去执行测量(measure)，布局(layout)，绘制(draw)的流程。
而draw的时候时候，核心是利用canvas执行各种绘制命令，并且把这些命令转换为buffer记录，最终发送给WMS层，然后转交给SurfaceFlinger，由其做最终的合成和渲染。
SurfaceView绘制流程
另外也许你还听说过另外一种可以在子线程渲染的控件：surfaceView。我们的视频播放器，高频绘制的自定义View都是由其实现的。
其主要流程图如下：
其原理其实和第一种方式类似，区别就是在于少了measure，layout的流程。而是自己去计算坐标，然后直接进入draw的流程，通过canvas写入native的数据buffer内存中，最后统一发送给WMS进行进入渲染的流程。
而Flutter的实现原理，其实就和surfaceView类似。
二.Flutter上界面绘制的流程
flutter有混合开发和纯flutter开发两种。纯flutter使用的是FlutterActivity，而混合开发一般使用的是FlutterView。我们先看一下使用FlutterActivity的方式。
FlutterActivity中的流程
首先看一下FlutterActivity的实现，发现其核心流程都交给了FlutterActivityDelegate处理，所以我们直接看Delegate的onCreate方法：
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
...
this.flutterView = this.viewFactory.createFlutterView(this.activity);
if (this.flutterView == null) {
FlutterNativeView nativeView = this.viewFactory.createFlutterNativeView();
this.flutterView = new FlutterView(this.activity, (AttributeSet)null, nativeView);
this.flutterView.setLayoutParams(matchParent);
this.activity.setContentView(this.flutterView);
this.launchView = this.createLaunchView();
if (this.launchView != null) {
this.addLaunchView();
}
}
...
}主要流程就是创建一个flutterView，添加到contentView中，所以其实无论哪种方式，最终都是由flutterView来实现的。
FlutterView中的实现
首先我们看一下FlutterView类，发现其继承自SurfaceView，这也回应了我们上面的描述，其核心实现原理就是基于surfaceView实现的。
其构造方法如下：非核心代码已做了删减处理
public FlutterView(Context context, AttributeSet attrs, FlutterNativeView nativeView) {
super(context, attrs);
...
//创建在native层的处理对象，相关绘制逻辑其实都是在native层处理的，Java层只负责传入
this.mNativeView = new FlutterNativeView(activity.getApplicationContext());
//创建dart的解释器
this.dartExecutor = this.mNativeView.getDartExecutor();
//创建渲染对象
this.flutterRenderer = new FlutterRenderer(this.mNativeView.getFlutterJNI());
//native层的view对象进行绑定
this.mNativeView.attachViewAndActivity(this, activity);
//由于是surfaceView，所以在surface创建好之后传入naitve
this.mSurfaceCallback = new Callback() {
public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
FlutterView.this.assertAttached();
FlutterView.this.mNativeView.getFlutterJNI().onSurfaceCreated(holder.getSurface());
}
public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {
FlutterView.this.assertAttached();
FlutterView.this.mNativeView.getFlutterJNI().onSurfaceChanged(width, height);
}
public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {
FlutterView.this.assertAttached();
FlutterView.this.mNativeView.getFlutterJNI().onSurfaceDestroyed();
}
};
this.getHolder().addCallback(this.mSurfaceCallback);
//
this.mActivityLifecycleListeners = new ArrayList();
this.mFirstFrameListeners = new ArrayList();
this.navigationChannel = new NavigationChannel(this.dartExecutor);
this.keyEventChannel = new KeyEventChannel(this.dartExecutor);
this.lifecycleChannel = new LifecycleChannel(this.dartExecutor);
this.localizationChannel = new LocalizationChannel(this.dartExecutor);
this.platformChannel = new PlatformChannel(this.dartExecutor);
this.systemChannel = new SystemChannel(this.dartExecutor);
this.settingsChannel = new SettingsChannel(this.dartExecutor);
final PlatformPlugin platformPlugin = new PlatformPlugin(activity, this.platformChannel);
this.addActivityLifecycleListener(new ActivityLifecycleListener() {
public void onPostResume() {
platformPlugin.updateSystemUiOverlays();
}
});
this.mImm = (InputMethodManager)this.getContext().getSystemService("input_method");
PlatformViewsController platformViewsController = this.mNativeView.getPluginRegistry().getPlatformViewsController();
this.mTextInputPlugin = new TextInputPlugin(this, this.dartExecutor, platformViewsController);
this.androidKeyProcessor = new AndroidKeyProcessor(this.keyEventChannel, this.mTextInputPlugin);
this.androidTouchProcessor = new AndroidTouchProcessor(this.flutterRenderer);
this.mNativeView.getPluginRegistry().getPlatformViewsController().attachTextInputPlugin(this.mTextInputPlugin);
this.sendLocalesToDart(this.getResources().getConfiguration());
this.sendUserPlatformSettingsToDart();其构造方法中，主要流程就是各种功能的初始化，以及完成surface和native的绑定。
我们可以看到下面这样代码，就是把surface传入了native层。
FlutterView.this.mNativeView.getFlutterJNI().onSurfaceCreated(holder.getSurface());
所以看到这里，我们可以做这样的推测了：
flutter原理其实就类似于surfaceView的实现。通过传递surface到native层，然后通过这个surface获取到canvas，写入渲染buffer，最终通知到WMS完成绘制的整个流程。
native流程
onSurfaceCreated的创建最终会走到native层platform_view_android_jni_impl.cpp中的SurfaceCreated()方法。
static void SurfaceCreated(JNIEnv* env,
jobject jcaller,
jlong shell_holder,
jobject jsurface) {
// Note: This frame ensures that any local references used by
// ANativeWindow_fromSurface are released immediately. This is needed as a
// workaround for https://code.google.com/p/android/issues/detail?id=68174
fml::jni::ScopedJavaLocalFrame scoped_local_reference_frame(env);
auto window = fml::MakeRefCounted<AndroidNativeWindow>(
ANativeWindow_fromSurface(env, jsurface));
ANDROID_SHELL_HOLDER->GetPlatformView()->NotifyCreated(std::move(window));
}这里很简单，创建native层的Window对象，调用NotifyCreated方法继续传入。
走到platform_view.cc的NotifyCreated方法如下：
void PlatformViewAndroid::NotifyCreated(
fml::RefPtr<AndroidNativeWindow> native_window) {
if (android_surface_) {
//1
InstallFirstFrameCallback();
...
}
//2
PlatformView::NotifyCreated();
}该方法中主要做了两件事：
第一件：回调java的onFirstFrame方法；
第二件：启动渲染流程。
NotifyCreated中，主要是交给delegate_去处理：
void PlatformView::NotifyCreated() {
std::unique_ptr<Surface> surface;
...
delegate_.OnPlatformViewCreated(std::move(surface));
}这个delegate_其实是shell对象，则会调用到shell.cc的OnPlatformViewCreated方法：
// |PlatformView::Delegate|
void Shell::OnPlatformViewCreated(std::unique_ptr<Surface> surface) {
TRACE_EVENT0("flutter", "Shell::OnPlatformViewCreated");
FML_DCHECK(is_setup_);
FML_DCHECK(task_runners_.GetPlatformTaskRunner()->RunsTasksOnCurrentThread());
...
//这里主要是一系列的判断，避免死锁
const bool should_post_raster_task =
!task_runners_.GetRasterTaskRunner()->RunsTasksOnCurrentThread();
fml::AutoResetWaitableEvent latch;
//UI线程执行，渲染的流程
auto raster_task =
fml::MakeCopyable([&waiting_for_first_frame = waiting_for_first_frame_,
rasterizer = rasterizer_->GetWeakPtr(), //
surface = std::move(surface)]() mutable {
if (rasterizer) {
// Enables the thread merger which may be used by the external view
// embedder.
rasterizer->EnableThreadMergerIfNeeded();
rasterizer->Setup(std::move(surface));
}
waiting_for_first_frame.store(true);
});
...
auto ui_task = [engine = engine_->GetWeakPtr()] {
if (engine) {
engine->OnOutputSurfaceCreated();
}
};
...
//启动各种渲染的流程
fml::TaskRunner::RunNowOrPostTask(task_runners_.GetIOTaskRunner(), io_task);
latch.Wait();
if (!should_post_raster_task) {
// See comment on should_post_raster_task, in this case the raster_task
// wasn't executed, and we just run it here as the platform thread
// is the raster thread.
raster_task();
}
}这个方法中，主要就是各种检查，包括一些锁机制的判断，最后通知engine启动去渲染surface了
三.总结
Flutter的简单实现原理
Flutter的简单实现原理其实就类似于surfaceView的实现。
surfaceView中往buffer中写入渲染数据是通过java层的canvas实现的，而在flutter中是通过native层实现。flutter就是在native层接收到surface，然后通过surface获取到native层的canvas，对buffer进行写入，最终通知到WMS完成绘制的整个流程。
当然，详细的原理还包含了事件流程是如何分发的，如何翻译dart成可执行的代码，如何解释编译的产物等等，由于篇幅限制，本篇就不详细展开了，后续会逐渐写文章进行原理分析。
Flutter的几个高频问题
1.为什么主要流程使用jni实现？用Java实现是否可以？
我的理解是其实java实现也是完全可以的，但是要知道flutter是跨平台的。如果用java的话，那么在安卓上是没问题的，但是如果在IOS势必又要用OC在写一套逻辑，这样造成重复的工作量。而使用C来编写，任意平台其实都是可以通用的，降低开发成本，而且更不容易出现差异。之前和蚂蚁金服antv（蚂蚁数据可视化团队）的朋友聊天时，他们也是类似的考虑，底层逻辑使用C实现，安卓/IOS/PC等只做上层的接口封装和兼容。
2.为什么使用dart而不使用其他语言？
这个我的理解是用JS应该也是可以的，或者说java也可以。但是又都不够好。
如果是用java的话，flutter的热部署功能就无法实现，java类加载机制有缓存，一旦加载就无法被替换。当然不是绝对的，可以通过替换classLoader的方式进行替换，类似于tomcat的热部署。但如果这样，实现成本就会及其的高，而且性能不佳。
使用js的话，实现热部署肯定是没有问题，但问题就在于生产环境，其实更需要的是效率。JIT的编译方式效率肯定是比不过AOT的。
而dart同时支持AOT和JIT两种方式，自然是最优的选择。
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