flutter 布局原理

Posted 2023-01-04 嘴巴吃糖了

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了flutter 布局原理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

刚开始接触flutter的时候，Container组件是用得最多的。它就像html中的div一样普遍，专门用来布局页面的。

但是使用Container嵌套布局的时候，经常出现一些令人无法理解的问题。就如下面代码，在一个固定的容器中，子组件却铺满了全屏。

/// 例一
@override
Widget build(BuildContext context) 
   return Container(
     width: 300,
     height: 300,
     color: Colors.amber,
     child: Container(width: 50, height: 50, color: Colors.red,),
  );

然后要加上alignment属性，子组件正常显示了，但容器还是铺满全屏。

/// 例二
@override
Widget build(BuildContext context) 
   return Container(
     width: 300,
     height: 300,
     color: Colors.amber,
     alignment: Alignment.center,
     child: Container(width: 50, height: 50, color: Colors.red,),
  );

而在容器外层添加一个Scaffold组件，它就正常显示了。

/// 例三
@override
Widget build(BuildContext context) 
  return Scaffold(
    body: Container(
      width: 300,
      height: 300,
      color: Colors.amber,
      alignment: Alignment.center,
      child: Container(width: 50, height: 50, color: Colors.red,),
    ),
  );

这一切的怪异行为困扰了我很久，直到我深入了flutter布局的学习，才渐渐解开这些疑惑。

1、flutter的widget类型

flutter的widget可以分为三类，组合类ComponentWidget、代理类ProxyWidget和绘制类RenderObjectWidget

组合类：如Container、Scaffold、MaterialApp还有一系列通过继承StatelessWidget和StatefulWidget的类。组合类是我们开发过程中用得最多的组件。

代理类：InheritedWidget，功能型组件，它可以高效快捷的实现共享数据的跨组件传递。如常见的Theme、MediaQuery就是InheritedWidget的应用。

绘制类：屏幕上看到的UI几乎都会通过RenderObjectWidget实现。通过继承它，可以进行界面的布局和绘制。如Align、Padding、ConstrainedBox等都是通过继承RenderObjectWidget，并通过重写createRenderObject方法来创建RenderObject对象，实现最终的布局（layout）和绘制（paint）。

2、Container是个组合类

显而易见Container继承StatelessWidget，它是一个组合类，同时也是一个由DecoratedBox、ConstrainedBox、Transform、Padding、Align等组件组合的多功能容器。可以通过查看Container类，看出它实际就是通过不同的参数判断，再进行组件的层层嵌套来实现的。

@override
Widget build(BuildContext context) 
  Widget? current = child;

  if (child == null && (constraints == null || !constraints!.isTight)) 
    current = LimitedBox(
      maxWidth: 0.0,
      maxHeight: 0.0,
      child: ConstrainedBox(constraints: const BoxConstraints.expand()),
    );
   else if (alignment != null) 
    current = Align(alignment: alignment!, child: current);
  

  final EdgeInsetsGeometry? effectivePadding = _paddingIncludingDecoration;
  if (effectivePadding != null) 
    current = Padding(padding: effectivePadding, child: current);
  

  if (color != null) 
    current = ColoredBox(color: color!, child: current);
  

  if (clipBehavior != Clip.none) 
    assert(decoration != null);
    current = ClipPath(
      clipper: _DecorationClipper(
        textDirection: Directionality.maybeOf(context),
        decoration: decoration!,
      ),
      clipBehavior: clipBehavior,
      child: current,
    );
  

  if (decoration != null) 
    current = DecoratedBox(decoration: decoration!, child: current);
  

  if (foregroundDecoration != null) 
    current = DecoratedBox(
      decoration: foregroundDecoration!,
      position: DecorationPosition.foreground,
      child: current,
    );
  

  if (constraints != null) 
    current = ConstrainedBox(constraints: constraints!, child: current);
  

  if (margin != null) 
    current = Padding(padding: margin!, child: current);
  

  if (transform != null) 
    current = Transform(transform: transform!, alignment: transformAlignment, child: current);
  

  return current!;

组合类基本不参与ui的绘制，都是通过绘制类的组合来实现功能。

3、flutter布局约束

flutter中有两种布局约束BoxConstraints盒约束和SliverConstraints线性约束，如Align、Padding、ConstrainedBox使用的是盒约束。

BoxConstraints盒约束是指flutter框架在运行时遍历整个组件树，在这过程中 「向下传递约束，向上传递尺寸」，以此来确定每个组件的尺寸和大小。

BoxConstraints类由4个属性组成，最小宽度minWidth、最大宽度maxWidth、最小高度minHeight、最大高度maxHeight。

BoxConstraints(
    this.minWidth,
    this.maxWidth,
    this.minHeight,
    this.maxHeight,
);

根据这4个属性的变化，可以分为“紧约束（tight）”、“松约束（loose）”、“无界约束”、“有界约束”。

紧约束：最小宽（高）度和最大宽（高）度值相等，此时它是一个固定宽高的约束。

BoxConstraints.tight(Size size)
    : minWidth = size.width,
      maxWidth = size.width,
      minHeight = size.height,
      maxHeight = size.height;

松约束：最小宽（高）值为0，最大宽（高）大于0，此时它是一个约束范围。

BoxConstraints.loose(Size size)
    : minWidth = 0.0,
      maxWidth = size.width,
      minHeight = 0.0,
      maxHeight = size.height;

无界约束：最小宽（高）和最大宽（高）值存在double.infinity（无限）。

BoxConstraints.expand(double? width, double? height) 
: minWidth = width ?? double.infinity,
     maxWidth = width ?? double.infinity,
     minHeight = height ?? double.infinity,
     maxHeight = height ?? double.infinity;

有界约束：最小宽（高）和最大宽（高）值均为固定值。

BoxConstraints(100, 300, 100, 300)

4、Container布局行为解惑

了解了BoxConstraints布局约束，回到本文最开始的问题。

/// 例一
@override
Widget build(BuildContext context) 
   return Container(
     width: 300,
     height: 300,
     color: Colors.amber,
     child: Container(width: 50, height: 50, color: Colors.red,),
  );

例一中，两个固定宽高的Container，为什么子容器铺满了全屏？

根据BoxConstraints布局约束，遍历整个组件树，最开始的root是树的起点，它向下传递的是一个紧约束。因为是移动设备，root即是屏幕的大小，假设屏幕宽414、高896。于是整个布局约束如下：

这里有个问题，就是Container分明已经设置了固定宽高，为什么无效？

因为父级向下传递的约束，子组件必须严格遵守。这里Container容器设置的宽高超出了父级的约束范围，就会自动被忽略，采用符合约束的值。

例一两上Container都被铺满屏幕，而最底下的红色Container叠到了最上层，所以最终显示红色。

/// 例二
@override
Widget build(BuildContext context) 
   return Container(
     width: 300,
     height: 300,
     color: Colors.amber,
     alignment: Alignment.center,
     child: Container(width: 50, height: 50, color: Colors.red,),
  );

例二也同样可以根据布局约束求证，如下图：

这里Container为什么是ConstrainedBox和Align组件？前面说过Container是一个组合组件，它是由多个原子组件组成的。根据例二，它是由ConstrainedBox和Align嵌套而成。

Align提供给子组件的是一个松约束，所以容器自身设置50宽高值是在合理范围的，因此生效，屏幕上显示的就是50像素的红色方块。ConstrainedBox受到的是紧约束，所以自身的300宽高被忽略，显示的是铺满屏幕的黄色块。

/// 例三
@override
Widget build(BuildContext context) 
  return Scaffold(
    body: Container(
      width: 300,
      height: 300,
      color: Colors.amber,
      alignment: Alignment.center,
      child: Container(width: 50, height: 50, color: Colors.red,),
    ),
  );

例三中Scaffold向下传递的是一个松约束，所以黄色Container的宽高根据自身设置的300，在合理的范围内，有效。Container再向下传递的也是松约束，最终红色Container宽高为50。

这里还有个问题，怎么确定组件向下传递的是紧约束还是松约束？

这就涉及到组件的内部实现了，这里通过Align举个例。

Align是一个绘制组件，它能够进行界面的布局和绘制，这是因为Align的继承链为:

Align -> SingleChildRenderObjectWidget -> RenderObjectWidget

Align需要重写createRenderObject方法，返回RenderObject的实现，这里Align返回的是RenderPositionedBox，所以核心内容就在这个类中

class Align extends SingleChildRenderObjectWidget 
    /// ...
    @override
    RenderPositionedBox createRenderObject(BuildContext context) 
      return RenderPositionedBox(
        alignment: alignment,
        widthFactor: widthFactor,
        heightFactor: heightFactor,
        textDirection: Directionality.maybeOf(context),
      );
    
    /// ...

而RenderPositionedBox类中，重写performLayout方法，该方法用于根据自身约束条件，计算出子组件的布局，再根据子组件的尺寸设置自身的尺寸，形成一个至下而上，由上到下的闭环，最终实现界面的整个绘制。

RenderPositionedBox -> RenderAligningShiftedBox -> RenderShiftedBox -> RenderBox

class RenderPositionedBox extends RenderAligningShiftedBox 
    /// ...
    @override
    void performLayout() 
      final BoxConstraints constraints = this.constraints; // 自身的约束大小
      final bool shrinkWrapWidth = _widthFactor != null || constraints.maxWidth == double.infinity;
      final bool shrinkWrapHeight = _heightFactor != null || constraints.maxHeight == double.infinity;
      /// 存在子组件
      if (child != null) 
        /// 开始布局子组件
        child!.layout(constraints.loosen(), parentUsesSize: true);
        /// 根据子组件的尺寸设置自身尺寸
        size = constraints.constrain(Size(
          shrinkWrapWidth ? child!.size.width * (_widthFactor ?? 1.0) : double.infinity,
          shrinkWrapHeight ? child!.size.height * (_heightFactor ?? 1.0) : double.infinity,
        ));
        /// 计算子组件的位置
        alignChild();
       else 
        /// 不存在子组件
        size = constraints.constrain(Size(
          shrinkWrapWidth ? 0.0 : double.infinity,
          shrinkWrapHeight ? 0.0 : double.infinity,
        ));
      
    
    /// ...

根据Align中performLayout方法的实现，可以确定该组件最终会给子组件传递一个怎么样的约束。

/// constraints.loosen提供的是一个松约束
child!.layout(constraints.loosen(), parentUsesSize: true);

/// loosen方法
BoxConstraints loosen() 
  assert(debugAssertIsValid());
  /// BoxConstraints(double minWidth = 0.0, double maxWidth = double.infinity, double minHeight = 0.0, double maxHeight = double.infinity)
  return BoxConstraints(
    maxWidth: maxWidth,
    maxHeight: maxHeight,
  );

其它绘制类的组件基本跟Align大同小异，只要重点看performLayout方法的实现，即可判断出组件提供的约束条件。