Flutter之旅：认识Widget(源码级)

1.Widget的第一印象

1.1:初次的见面

首先我们来到第一次看到Widget类的场景,那时还对这个世界一无所知，
进入程序的入口时runApp函数中需要传入一个Widget对象，这便是第一眼。
初始项目中的做法是自定义了一个MyApp类继承自StatelessWidget。

void main()=>runApp(MyApp());

---->[flutter/lib/src/widgets/binding.dart:778]----
void runApp(Widget app) {
  WidgetsFlutterBinding.ensureInitialized()
    ..attachRootWidget(app)
    ..scheduleWarmUpFrame();
}

class MyApp extends StatelessWidget {
    //略...
}

1.2:Widget在源码中的位置

位置:flutterSDK/packages/flutter/lib/src/widgets/framework.dart:369
首先,它在framework包中,可以说至关重要。其次它继承自DiagnosticableTree
下图可见Widget类在Flutter的框架层中是比较顶尖的类。

你之后就会知道，Widget是Flutter界面的中心,可显示在页面上的一切，都和Widget相关。

1.3：Widget类的构成

首先，Widget是一个抽象类，拥有一个createElement()的抽象方法返回一个Element对象。
其次，Widget类本身只有一个字段、一个构造方法、一个抽象方法、一个静态方法和两个普通方法。

abstract class Widget extends DiagnosticableTree {
  const Widget({ this.key });
  final Key key;
  @protected
  Element createElement();

  @override
  String toStringShort() {
    return key == null ? '$runtimeType' : '$runtimeType-$key';
  }

  @override
  void debugFillProperties(DiagnosticPropertiesBuilder properties) {
    super.debugFillProperties(properties);
    properties.defaultDiagnosticsTreeStyle = DiagnosticsTreeStyle.dense;
  }

  static bool canUpdate(Widget oldWidget, Widget newWidget) {
    return oldWidget.runtimeType == newWidget.runtimeType
        && oldWidget.key == newWidget.key;
  }
}

关于Widget的源码，这里暂时不做解读，随着了解的深入，再去看源码，效果会好很，现在火候还未到,有个大概印象就行了。

2.Widget的状态

2.1:Widget的状态概述

在Widget源码中明显指出了关于Widget状态的问题:

/// Widgets themselves have no mutable state (all their fields must be final).
/// If you wish to associate mutable state with a widget, consider using a
/// [StatefulWidget], which creates a [State] object (via
/// [StatefulWidget.createState]) whenever it is inflated into an element and
/// incorporated into the tree.
    Widget的本身没有可变状态（所有字段都必须是final）。
    如果您希望将一个widget拥有可变状态，请考虑使用 StatefulWidget，
    每当它被加载为元素并合并到渲染树中时，会创建State对象（通过 StatefulWidget.createState）。

对StatefulWidget和StatelessWidget也做了简要的描述

///  * [StatefulWidget] and [State], for widgets that can build differently
///    several times over their lifetime.
///  * [StatelessWidget], for widgets that always build the same way given a
///    particular configuration and ambient state.
    StatefulWidget和State，用于可以在其生命周期内多次构建的widget。
    StatelessWidget，用于在给定配置和环境的状态的下始终以相同方式构建的widget。

2.2: StatelessWidget 无状态组件

该类的本身非常简洁,由于Widget有一个createElement抽象方法，
StatelessWidget类中通过StatelessElement对象完成了该抽象方法,
所以StatelessWidget只需要关注build这个抽象方法即可。

abstract class StatelessWidget extends Widget {
  const StatelessWidget({ Key key }) : super(key: key);
  
  @override
  StatelessElement createElement() => StatelessElement(this);

  @protected
  Widget build(BuildContext context);

如初始项目中,MyApp是继承了StatelessWidget，它的任务在于重写build方法。

class MyApp extends StatelessWidget {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return MaterialApp(
      title: 'Flutter Demo',
      theme: ThemeData(
        primarySwatch: Colors.blue,
      ),
      home: MyHomePage(title: 'Flutter Demo Home Page'),
    );
  }
}

2.3:StatefulWidget有状态组件

该类本身也比较简单，继承自Widget，createElement方法通过StatefulElement实现
所以该类需要注意的只有抽象方法createState()，负责返回一个State状态对象

abstract class StatefulWidget extends Widget {
  const StatefulWidget({ Key key }) : super(key: key);

  @override
  StatefulElement createElement() => StatefulElement(this);

  @protected
  State createState();
}

初始代码也是用心良苦，为我们准备了一个简单的有状态组件MyHomePage
可以看到,该类的核心是createState方法,返回一个自定义的_MyHomePageState对象

class MyHomePage extends StatefulWidget {
  MyHomePage({Key key, this.title}) : super(key: key);
  final String title;

  @override
  _MyHomePageState createState() => _MyHomePageState();
}

2.4:State 对象

比较引人注目的就是State对象中有一个泛型，从源码中来看，
该泛型值接受StatefulWidget，即有状态组件类。
State作为一个抽象类，存在一个build抽象方法来返回一个Widget对象

abstract class State<T extends StatefulWidget> extends Diagnosticable {
   //略...
   @protected
  Widget build(BuildContext context);
}

初始代码中也为我们做了示例:
这里将_counter作为可变状态，通过点按钮改变状态，再通过setState重新渲染，
执行build方法,从而达到了点击按钮数字增加的一个组件，

class _MyHomePageState extends State<MyHomePage> {
  int _counter = 0;

  void _incrementCounter() {
    setState(() {
      _counter++;
    });
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Scaffold(
      appBar: AppBar(
        title: Text(widget.title),
      ),
     //略...
    );
  }
}

这里需要注意的一点是State类中的widget属性到底是什么,这里通过debug可以看出，就是传入的泛型类，
至于如何widget属性何时赋值以及渲染的，先别急，还有一段很长的路要走。

现在回头看一下，你是否已经对曾经陌生无比的初始项目有了突然熟悉了许多。
蓦然回首，希望这会成为你在一段旅行中美丽的一瞬，也是我这个导游的成功。

3.从Icon源码看StatelessWidget组件

趁人打铁，为了让大家对Widget有更好的理解，这里挑选了两个Widget。
通过源码赏析一下：一个Widget是如何构成的。第一个是无状态家族的Icon组件

3.1：Icon组件的使用

Icon主要有三个属性，分别控制图标，颜色，大小

Icon(
  Icons.local_shipping,
  color: Colors.pink,
  size: 30.0,
)

3.2：Icon源码

从源码中可以看出，Icon类中主要做了四件事：
构造函数–> 声明属性字段–> 实现build方法，返回Widget对象–>debugFillProperties

class Icon extends StatelessWidget {
  const Icon(
    this.icon, {
    Key key,
    this.size,
    this.color,
    this.semanticLabel,
    this.textDirection,
  }) : super(key: key);

  final IconData icon;
  final double size;
  final Color color;
  final String semanticLabel;
  final TextDirection textDirection;

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    //暂略...
  }

  @override
  void debugFillProperties(DiagnosticPropertiesBuilder properties) {
    //暂略...
  }
}

可以看出，构造函数中有一个必须的参数icon,从定义中来看是一个IconData对象
注意：构造函数用const关键字修饰，字段全被修饰为final，这就意味着字段不可再修改。
这也是被称为无状态的原因，一旦对象构建完成，它就样子就无法再被改变。

3.3：build方法

build方法作为StatelessWidget的抽象方法，子类必须去实现
这个方法也将决定一个Widget在界面上的样子，所以它至关重要
从源码中可以看出Icon主要是通过RichText来实现的，核心是text属性

@override
Widget build(BuildContext context) {
    //略...
  Widget iconWidget = RichText(
    overflow: TextOverflow.visible, // Never clip.
    textDirection: textDirection, // Since we already fetched it for the assert...
    text: TextSpan(
      text: String.fromCharCode(icon.codePoint),//文字
      style: TextStyle(
        inherit: false,
        color: iconColor,
        fontSize: iconSize,
        fontFamily: icon.fontFamily,
        package: icon.fontPackage,
      ),
    ),
  );
  if (icon.matchTextDirection) {//做文本方向的处理
    switch (textDirection) {
      case TextDirection.rtl://文本方向从右到左
        iconWidget = Transform(
          transform: Matrix4.identity()..scale(-1.0, 1.0, 1.0),
          alignment: Alignment.center,
          transformHitTests: false,
          child: iconWidget,
        );
        break;
      case TextDirection.ltr://文本方向从左到右
        break;
    }
  }
    // 暂略...
}

3.4：文字图标的实现

映入眼帘的是String.fromCharCode()方法，它接受一个int值
这个int值是由IconData对象的codePoint属性提供的,为了方便开发，
Flutter框架给了很多Icon静态常量，当然你也可以使用自定义的图标。

---->[flutter/bin/cache/pkg/sky_engine/lib/core/string.dart:134]----
external factory String.fromCharCode(int charCode);

----[flutter/lib/src/widgets/icon_data.dart:22]----
  const IconData(
    this.codePoint, {
    this.fontFamily,
    this.fontPackage,
    this.matchTextDirection = false,
  });

  /// The Unicode code point at which this icon is stored in the icon font.
  final int codePoint;
  
----[flutter/lib/src/widgets/icon_data.dart:22]----
static const IconData local_shipping = IconData(0xe558, fontFamily: 'MaterialIcons');

一个图标实际上就是一个字体，可以根据一个int值和字库名匹配到它。
所以图标才支持变色和改变大小等方便的功能。

3.5：关于Semantics类

还有一点不知你是否注意，最后返回的是一个包裹了iconWidget的Semantics对象
字面上来看，它是语义化的意思，那他有什么用处呢?

return Semantics(
  label: semanticLabel,
  child: ExcludeSemantics(
    child: SizedBox(
      width: iconSize,
      height: iconSize,
      child: Center(
        child: iconWidget,
      ),
    ),
  ),
);

Flutter中的MaterialApp有一个showSemanticsDebugger的属性可以用来查看语义化界面

---->[main.dart:3]----
void main() => runApp(MyApp());

class MyApp extends StatelessWidget {
  // This widget is the root of your application.
  @override
  Widget build(BuildContext context) {

    var icon = Icon(
      Icons.local_shipping,
      color: Colors.pink,
      size: 40.0,
      semanticLabel: "一个货车图标",
    );
    
    var scaffold=Scaffold(
      appBar: AppBar(
        title: Text('Flutter Demo Home Page'),
      ),
      body:icon, 
    );

    return MaterialApp(
      title: 'Flutter Demo',
      theme: ThemeData(
        primarySwatch: Colors.blue,
      ),
      showSemanticsDebugger: true,
      home: scaffold,
    );
  }
}

好了，这样就是对于一个简单的无状态组件构成的简要介绍。

4.从Checkbox看StatefulWidget组件

4.1：CheckBox的使用

有状态组件很好理解，首先它有一个允许改变的状态量，不如Checkbox就是选中与否
下面的测试代码实现了，点击切换Checkbox选中或未选中的状态

void main() => runApp(MyApp());

class MyApp extends StatelessWidget {
  // This widget is the root of your application.
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    var scaffold=Scaffold(
      appBar: AppBar(
        title: Text('Flutter Demo Home Page'),
      ),
      body:CheckBoxWidget(), 
    );

    return MaterialApp(
      title: 'Flutter Demo',
      theme: ThemeData(
        primarySwatch: Colors.blue,
      ),
      home: scaffold,
    );
  }
}

class CheckBoxWidget extends StatefulWidget {
  @override
  _CheckBoxWidgetState createState() => _CheckBoxWidgetState();
}

class _CheckBoxWidgetState extends State<CheckBoxWidget> {
  bool _checked=true;//维护CheckBox框状态
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return
        Checkbox(
          value: _checked,
          activeColor: Colors.blue, //选中时的颜色
          onChanged:(value){
            setState(() {
              _checked=value;
            });
          } ,
    );
  }
}

4.2：CheckBox源码简析

下面是Checkbox的代码，继承自StatefulWidget，所以需要实现createState方法
这时，源码中使用自定义的_CheckboxState类来管理状态。

class Checkbox extends StatefulWidget {
  const Checkbox({
    Key key,
    @required this.value,
    this.tristate = false,
    @required this.onChanged,
    this.activeColor,
    this.checkColor,
    this.materialTapTargetSize,
  }) : assert(tristate != null),
       assert(tristate || value != null),
       super(key: key);

  final bool value;//是否选中
  final ValueChanged<bool> onChanged;//点击回调
  final Color activeColor;//激活态框颜色
  final Color checkColor;//激活态对勾颜色
  final bool tristate;//三态
  final MaterialTapTargetSize materialTapTargetSize;
  static const double width = 18.0;

  @override
  _CheckboxState createState() => _CheckboxState();
}

通过这两个组件源码，可以总结出一些风格特点：

1.构造函数用const修饰,每行写一个属性  
2.必须的属性用@required注解  
3.非空的属性用assert断言
4.字段全是final类型

_CheckboxState中的build方法返回_CheckboxRenderObjectWidget对象
CheckBox具体绘制逻辑及状态改变，在_RenderCheckbox中实现

---->[flutter/packages/flutter/lib/src/material/checkbox.dart:140]----
class _CheckboxState extends State<Checkbox> with TickerProviderStateMixin {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
        //略...
    }
    return _CheckboxRenderObjectWidget(
      //略...
    );
  }
}

---->[flutter/packages/flutter/lib/src/material/checkbox.dart:168]----
class _CheckboxRenderObjectWidget extends LeafRenderObjectWidget {
    //略...
  @override
  _RenderCheckbox createRenderObject(BuildContext context) => _RenderCheckbox(
    //略...
  );

  @override
  void updateRenderObject(BuildContext context, _RenderCheckbox renderObject) {
    //略...
  }

4.3：Checkbox核心绘制方法

_RenderCheckbox继承自RenderToggleable，可以重写paint方法
这边简单看一下主要的边框和对勾的绘制方法

 // 可以看出画笔的颜色是checkColor，以线条的形式
 void _initStrokePaint(Paint paint) {
   paint
     ..color = checkColor
     ..style = PaintingStyle.stroke
     ..strokeWidth = _kStrokeWidth;
 }
 
//绘制边线
void _drawBorder(Canvas canvas, RRect outer, double t, Paint paint) {
  assert(t >= 0.0 && t <= 0.5);
  final double size = outer.width;
  // 当t从0.0到1.0时，逐渐填充外部矩形。
  final RRect inner = outer.deflate(math.min(size / 2.0, _kStrokeWidth + size * t));
  canvas.drawDRRect(outer, inner, paint);
}

//绘制对勾
void _drawCheck(Canvas canvas, Offset origin, double t, Paint paint) {
  assert(t >= 0.0 && t <= 1.0);
  final Path path = Path();
  const Offset start = Offset(_kEdgeSize * 0.15, _kEdgeSize * 0.45);//起始偏移点
  const Offset mid = Offset(_kEdgeSize * 0.4, _kEdgeSize * 0.7);//中间偏移点
  const Offset end = Offset(_kEdgeSize * 0.85, _kEdgeSize * 0.25);//终止偏移点
  if (t < 0.5) {//t<0.5时，绘制短边
    final double strokeT = t * 2.0;
    final Offset drawMid = Offset.lerp(start, mid, strokeT);
    path.moveTo(origin.dx + start.dx, origin.dy + start.dy);
    path.lineTo(origin.dx + drawMid.dx, origin.dy + drawMid.dy);
  } else {//t>0.5时，绘制长边
    final double strokeT = (t - 0.5) * 2.0;
    final Offset drawEnd = Offset.lerp(mid, end, strokeT);
    path.moveTo(origin.dx + start.dx, origin.dy + start.dy);
    path.lineTo(origin.dx + mid.dx, origin.dy + mid.dy);
    path.lineTo(origin.dx + drawEnd.dx, origin.dy + drawEnd.dy);
  }
  canvas.drawPath(path, paint);
}

这样你一个StatefulWidget组件从定义到状态，到绘制的流程应该有所了解