Flutter 实现原理及在马蜂窝的跨平台开发实践

一直以来，跨平台开发都是困扰移动客户端开发的难题。

在马蜂窝旅游 App 很多业务场景里，我们尝试过一些主流的跨平台开发解决方案， 比如WebView 和 React Native，来提升开发效率和用户体验。但这两种方式也带来了新的问题。

比如使用 WebView 跨平台方式，优点确实非常明显。基于 WebView 的框架集成了当下 Web 开发的诸多优势：丰富的控件库、动态化、良好的技术社区、测试自动化等等。但是缺点也同样明显：渲染效率和 JavaScript 的执行能力都比较差，使页面的加载速度和用户体验都不尽如人意。

而使用以 React Native(简称 RN)为代表的框架时，维护又成了大难题。RN 使用类 HTML+JS 的 UI 创建逻辑，生成对应的原生页面，将页面的渲染工作交给了系统，所以渲染效率有很大的优势。但由于 RN 代码是通过 JS 桥接的方式转换为原生的控件，所以受各个系统间的差异影响非常大，虽然可以开发一套代码，但对各个平台的适配却非常的繁琐和麻烦。

为什么是 Flutter

2018 年 12 月初，Google 正式发布了开源跨平台 UI 框架 Flutter 1.0 Release 版本，马蜂窝电商客户端团队进行了调研与实践，发现Flutter能很好的帮助我们解决开发中遇到的问题。

1. 跨平台开发，针对 Android 与 iOS 的风格设计了两套设计语言的控件实现(Material & Cupertino)。这样不但能够节约人力成本，而且在用户体验上更好的适配 App 运行的平台。
2. 重写了一套跨平台的 UI 框架，渲染引擎是依靠 Skia 图形库实现。Flutter 中的控件树直接由渲染引擎和高性能本地 ARM 代码直接绘制，不需要通过中间对象(Web 应用中的虚拟 DOM 和真实 DOM，原生 App 中的虚拟控件和平台控件)来绘制，使它有接近原生页面的性能，帮助我们提供更好的用户体验。
3. 同时支持 JIT 和 AOT 编译。JIT编译方式使其在开发阶段有个备受欢迎的功能——热重载(HotReload)，这样在开发时可以省去构建的过程，提高开发效率。而在 Release 运行阶段采用 AOT 的编译方式，使执行效率非常高，让 Release 版本发挥更好的性能。

于是，电商客户端团队决定探索 Flutter 在跨平台开发中的新可能，并率先应用于商家端 App 中。在本文中，我们将结合 Flutter 在马蜂窝商家端 App 中的应用实践，探讨 Flutter 架构的实现原理，有何优势，以及如何帮助我们解决问题。

Flutter 架构和实现原理

Flutter 使用 Dart 语言开发，主要有以下几点原因：

• Dart 一般情况下是运行 DartVM 上，但是也可以编译为 ARM 代码直接运行在硬件上。
• Dart 同时支持 AOT 和 JIT 两种编译方式，可以更好的提高开发以及 App 的执行效率。
• Dart 可以利用独特的隔离区(Isolate)实现多线程。而且不共享内存，可以实现无锁快速分配。
• 分代垃圾回收，非常适合 UI 框架中常见的大量 Widgets 对象创建和销毁的优化。
• 在为创建的对象分配内存时，Dart 是在现有的堆上移动指针，保证内存的增长是程线性的，于是就省了查找可用内存的过程。

Dart 主要由 Google 负责开发和维护。目前 Dart 最新版本已经是 2.2，针对 App 和 Web 开发做了很多优化。并且对于大多数的开发者而言，Dart 的学习成本非常低。

Flutter 架构也是采用的分层设计。从下到上依次为：Embedder(嵌入器)、Engine、Framework。

图1: Flutter 分层架构图

Embedder 是嵌入层，做好这一层的适配 Flutter 基本可以嵌入到任何平台上去;

Engine 层主要包含 Skia、Dart 和 Text。Skia 是开源的二位图形库;Dart 部分主要包括 runtime、Garbage Collection、编译模式支持等;Text 是文本渲染。

Framework 在最上层。我们的应用围绕 Framework 层来构建，因此也是本文要介绍的重点。

Framework

1.【Foundation】在最底层，主要定义底层工具类和方法，以提供给其他层使用。

2.【Animation】是动画相关的类，可以基于此创建补间动画(Tween Animation)和物理原理动画(Physics-based Animation)，类似 Android 的 ValueAnimator 和 iOS 的 Core Animation。

3.【Painting】封装了 Flutter Engine 提供的绘制接口，例如绘制缩放图像、插值生成阴影、绘制盒模型边框等。

4.【Gesture】提供处理手势识别和交互的功能。

5.【Rendering】是框架中的渲染库。控件的渲染主要包括三个阶段：布局(Layout)、绘制(Paint)、合成(Composite)。

从下图可以看到，Flutter 流水线包括 7 个步骤。

图2: Flutter 流水线

首先是获取到用户的操作，然后你的应用会因此显示一些动画，接着 Flutter 开始构建 Widget 对象。

Widget 对象构建完成后进入渲染阶段，这个阶段主要包括三步：

• 布局元素：决定页面元素在屏幕上的位置和大小;
• 绘制阶段：将页面元素绘制成它们应有的样式;
• 合成阶段：按照绘制规则将之前两个步骤的产物组合在一起。

最后的光栅化由 Engine 层来完成。

在渲染阶段，控件树(widget)会转换成对应的渲染对象(RenderObject)树，在 Rendering 层进行布局和绘制。

在布局时 Flutter 深度优先遍历渲染对象树。数据流的传递方式是从上到下传递约束，从下到上传递大小。也就是说，父节点会将自己的约束传递给子节点，子节点根据接收到的约束来计算自己的大小，然后将自己的尺寸返回给父节点。整个过程中，位置信息由父节点来控制，子节点并不关心自己所在的位置，而父节点也不关心子节点具体长什么样子。

图3: 数据流传递方式

（编辑：核心网）

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