Flutter渲染原理系列之开篇问题

前言

一、开篇问题

问题：在Flutter中，"Hello world"是如何显示到屏幕上的? 详细说说其实现原理。

如果面对上述问题头脑一片空白，或者只能想起零星的知识点，那就跟随我一起开始探索吧。

学完该系列文章后，面对上述问题就能游刃有余了。

温馨提示：带着问题去探索其背后的实现原理，记忆更为深刻，记得慢就是快，重要的核心知识从来都不是那么容易掌握的。

二、实现代码示例

void main() {
  runApp(MyApp());
}

class MyApp extends StatelessWidget {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return MaterialApp(
      title: 'Hello World',
      home: Scaffold(
        appBar: AppBar(
          title: Text('Hello World'),
        ),
        body: Center(
          child: Text('Hello World!'),
        ),
      ),
    );
  }
}

三、考察知识点

1. Widget 相关概念的理解。
2. runApp(widget) 的执行流程。
3. 核心：渲染原理。

四、如何高效掌握渲染原理?

高效学习的金字塔图：

Flutter渲染原理图：

牢记上图，两周内回想并能熟练默写20遍以上，并深刻理解其中每个知识点，然后教给他人。

关于渲染过程中的知识点，后续章节会专门讲解。

温馨提示：教给他人或回答他人该问题时，头脑中应立即浮现该图，图像更能让人记忆深刻。

五、如何回答开篇问题?

开场引入

在Flutter中，所有的UI组件都是通过Widget构建的。为了显示"Hello world"，需要定义一个Widget树，然后调用runApp()方法将其渲染到屏幕上。

正式回答

• Flutter应用程序的启动始于main函数中的runApp调用。
• 在runApp中，首页会调用ensureInitialized方法确保WidgetsFlutterBinding被初始化，该过程包括Dart VM和Flutter引擎的启动。
• 其次会调用scheduleAttachRootWidget方法，该过程为渲染阶段。

渲染阶段的六个主要步骤

1. 构建Widget树：

   • Flutter引擎会根据当前状态构建一个Widget树。
   • Widget会创建一个与之对应的Element树，其关系为一对多。

2. 构建Element树：

   • 每个Element关联着一个Widget和一个RenderObject。
   • Element管理着Widget的生命周期，并且负责将Widget的属性传递给对应的RenderObject。
   • Element会创建或更新RenderOject树，其关系为一对一。

3. 构建RenderObject树：

   • RenderObject树负责实际的布局和绘制工作。
   • RenderObject中的节点会递归地计算它们的尺寸和位置，该过程称为布局。
   • RenderObject会调用paint方法，将自身和子节点的内容绘制到画布上，该过程称为绘制。

4. 合成Layer树：

   • RenderObject绘制过程中会创建Layer对象，这些Layer对象会形成一个Layer树。
   • Layer树的目的是为了优化渲染过程，通过将UI的不同部分分隔到不同的层中，可以减少重绘的区域，提高渲染效率。
   • 对Layer层中合成的数据进行栅格化后生成纹理，然后发送到GPU中处理。

5. GPU渲染：

   • 使用Skia/Impeller图形库对Layer层发送过来的数据进行渲染。
   • 再使用OpenGL或Vulkan等图形库进行最终的像素渲染。
   • 最后将渲染好的图像数据发送到显示器，完成一次渲染周期。

6. 屏幕刷新：

   • Flutter的帧调度依赖于垂直同步(VSync)信号，这确保了屏幕刷新率与应用帧率同步，通常为60Hz。
   • UI线程在收到VSync信号后开始新的帧的构建过程。

渲染完成后，从而显示"Hello world"文本，这便是如何将文本显示到屏幕的大致过程。

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