flutter: 根视图、根元素与根渲染

flutter如何建立的视图树(WidgetTree)，元素树(ElementTree)及渲染树(RenderingTree)，又是如何更新视图绘制视图? 这个问题太大，刚开始一切又都是陌生的，理解起来千头万绪，所以先搞清这些树的根结点的身份是非常必要的。毫无疑问，这些根节点的建立紧密的与初始化过程关联，而确定了这些根节点之后，遍历查找更新就相对清晰了，因为绘制视图无非也是对树的遍历查找更新操作。

这部分就已经从引擎层进入到了dart层，需要了解的更多的是框架相关的机制，引擎目前用不到了。

环境: flutter sdk v1.7.8+hotfix.4@stable

先不要被Element, RenderObjectElement, RenderObject, Widget,RenderObjectWidget诸多名称吓到。与安卓封装了显式的启动运行过程不同，flutter有一个明确的runApp, 这就是进行分析的方便入口。

语言机制

多继承

需要先了解一下语言层面的一个多继承机制。虽然这里用了多继承这个名词，但是需要明确dart语言在语法上还是单继承，也就是只能extends一个类，其它接口分别再以with串接。

关键字声明

与java不同，dart没有interface(准确的说是已移除)只有abstract，abstract的使用与java并无二致。没有了interface如何实现多接口对象的声明？dart用的是mixin关键字，所以就方便理解而言，把mixin当作interface, on当作extends(只针对mixin类)即可。与interface不同的是mixin声明的类是可以有方法实现体和成员对象的。

class A extends B implements C, D, E {}
class B {}
interface C {}
interface D {}
interface E {}

dart等同于：

class A extends B with C, D, E {}
class B {}
mixin C {}
mixin D {}
mixin E {}

继承顺序

在以上例子中假如B,C,D都有doSomeThing方法

class A extends B with C, D {
  @override
  void doSomeThing() {
    print("A");
    super.doSomeThing();
  }
}

class B {
  @override
  void doSomeThing() {
    print("B");
  }
}

mixin C on B {
  @override
  void doSomeThing() {
    print("C");
    super.doSomeThing();
  }
}

mixin D on B {
  @override
  void doSomeThing() {
    print("D");
    super.doSomeThing();
  }
}

void main() {
  A().doSomeThing();
}

那么当执行A.doSomeThing后应该是哪个调用顺序？
直接给结论：以with声明的反顺序继承
那么问题来了：如果没有C on B会发生什么？
语言机制问题可参考这篇文章。

串连调用

需要了解的第2个语法特性是串连调用，可以用..操作符串连调用类的成员方法:

class F {
  String str;
  String contact(String s) {
    return str + s;
  }

  void assign(String s) {
    str = s;
  }
}

void mai() {
  F f = F()..assign("hello")..contact(' world');
  print(f.str);
}

需要明确：用了..操作符之后调用返回的就是类对象实例，不再是方法的返回值。

初始化调用

有了以上基础(用到语言特性1: mixin WidgetsBinding on BindingBase, SchedulerBinding, GestureBinding, RendererBinding, SemanticsBinding)就可以理清runApp入口的调用序列:

runApp
  WidgetsFlutterBinding.ensureInitialized
    WidgetsFlutterBinding()
      BindingBase()
        WidgetsBinding.initInstances
          RendererBinding.initInstances
            SemanticsBinding.initInstances
              PaintingBinding.initInstances
                SchedulerBinding.initInstances
                  ServicesBinding.initInstances
                    GestureBinding.initInstances
                      BindingBase.initInstances

这里包含了大量的数据初始化，用到一个找一个。
再看整体序列(widgets/binding.dart:786, 用到语言特性2):

runApp
  WidgetsFlutterBinding.ensureInitialized
  WidgetsBinding.attachRootWidget
  WidgetsBinding.scheduleWarmUpFrame

MyApp实例被传给了WidgetsBinding.attachRootWidget方法，于是分析其调用序列:

runApp
  WidgetsBinding.attachRootWidget
    RenderObjectToWidgetAdapter()
    RenderObjectToWidgetAdapter.attachToRenderTree
      RenderObjectToWidgetAdapter.createElement
      RenderObjectToWidgetElement<RenderBox>.assignOwner
      BuildOwner.buildScope
      RenderObjectToWidgetElement<RenderBox>.mount

需要注意RenderObjectToWidgetAdapter 是一个RenderObjectWidget类型，它用构造函数child: rootWidget, 持有了外部传入的rootWidget作为它的子视图。
RenderObjectToWidgetAdapter.createElement创建的元素被赋值给了_renderViewElement，_renderViewElement被WidgetsBinding实例持有。

元素关联渲染

那根渲染又是何时创建的呢？继续看mount的调用序列:

RenderObjectToWidgetElement<RenderBox>.mount
  RootRenderObjectElement.mount
    RenderObjectElement.mount
      RenderObjectWidget.createRenderObject => RenderObjectToWidgetAdapter.createRenderObject

这里容易让人误导，调用createRenderObject的其实是RenderObjectElement持有的RenderObjectWidget, 而元素RenderObjectToWidgetElement正是RenderObjectToWidgetElement<T> createElement() => RenderObjectToWidgetElement<T>(this)(widgets/binding.dart:833)所创建，这里的this其实就是RenderObjectToWidgetAdapter，所以根渲染是RenderObjectWithChildMixin<T> createRenderObject(BuildContext context) => container;(widgets/bindings.836)，可见根渲染不是在此时创建的，而是预先被赋值仅在此时返回的。

各种根节点

由此可见MyApp作为外部传入的rootWidget不是真正的根视图，真正的根视图其实是RenderObjectToWidgetAdapter, 它被RenderObjectToWidgetElement<RenderBox>持有(一个Element持有一个Widget), 而这个Element被全局WidgetsBinding实例持有，所以根元素为RenderObjectToWidgetElement<RenderBox>。

RenderObjectElement在mount的时机创建了一个RenderObject实例并持有，而RenderObjectToWidgetElement是RenderObjectElement的子类，创建的RenderObject具体类型为RenderObjectWithChildMixin<RenderBox>，所以它才是最终的根渲染。

有了rootElement就可以找到rootWidget和rootRenderObject, 元素树，视图树与渲染树由此建立起来。

根渲染创建

回到RenderObjectToWidgetAdapter调用构造函数的地方，传入的container是RenderingBinding的RenderView get renderView => _pipelineOwner.rootNode;(rendering/binding.dart:162, attachRootWidget是WidgetsBinding的方法，但 mixin WidgetsBinding on RendererBinding，所以可以引用到RenderingBinding的成员)。

那么rootRenderObject，也就是上面的RenderView, 作为RenderObjectWithChildMixin<RenderBox>的子类(class RenderView with RenderObjectWithChildMixin<RenderBox>)，又是在什么时机创建的？跟踪下来正是在初始化调用中:

runApp
  WidgetsFlutterBinding.ensureInitialized
    WidgetsFlutterBinding()
      BindingBase()
        WidgetsBinding.initInstances
          RendererBinding.initInstances
            _pipelineOwner = PipelineOwner(
            RendererBinding.initRenderView
              renderView = RenderView()
                _pipelineOwner.rootNode = value;

也就是说WidgetBinding把RendererBinding(mixin WidgetBinding with RendererBinding)的renderView作为了根渲染，而它实际是_pipelineOwner.rootNode。

至此，我们便知道了所有节点遍历的起点。