flutter布局約束原理深入解析

更新時間：2023年01月13日 09:14:23 作者：半點橘色

這篇文章主要為大家介紹了flutter布局約束原理深入解析，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

引言

剛開始接觸flutter的時候，Container組件是用得最多的。它就像HTML中的div一樣普遍，專門用來布局頁面的。

但是使用Container嵌套布局的時候，經(jīng)常出現(xiàn)一些令人無法理解的問題。就如下面代碼，在一個固定的容器中，子組件卻鋪滿了全屏。

/// 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屬性，子組件正常顯示了，但容器還是鋪滿全屏。

/// 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,),
  );
}

而在容器外層添加一個Scaffold組件，它就正常顯示了。

/// 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,),
    ),
  );
}

這一切的怪異行為困擾了我很久，直到我深入了flutter布局的學(xué)習(xí)，才漸漸解開這些疑惑。

1、flutter的widget類型

flutter的widget可以分為三類，組合類ComponentWidget、代理類ProxyWidget和繪制類RenderObjectWidget

組合類：如Container、Scaffold、MaterialApp還有一系列通過繼承StatelessWidget和StatefulWidget的類。組合類是我們開發(fā)過程中用得最多的組件。

代理類：InheritedWidget，功能型組件，它可以高效快捷的實現(xiàn)共享數(shù)據(jù)的跨組件傳遞。如常見的Theme、MediaQuery就是InheritedWidget的應(yīng)用。

繪制類：屏幕上看到的UI幾乎都會通過RenderObjectWidget實現(xiàn)。通過繼承它，可以進(jìn)行界面的布局和繪制。如Align、Padding、ConstrainedBox等都是通過繼承RenderObjectWidget，并通過重寫createRenderObject方法來創(chuàng)建RenderObject對象，實現(xiàn)最終的布局（layout）和繪制（paint）。

2、Container是個組合類

顯而易見Container繼承StatelessWidget，它是一個組合類，同時也是一個由DecoratedBox、ConstrainedBox、Transform、Padding、Align等組件組合的多功能容器?？梢酝ㄟ^查看Container類，看出它實際就是通過不同的參數(shù)判斷，再進(jìn)行組件的層層嵌套來實現(xiàn)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!;
}

組合類基本不參與ui的繪制，都是通過繪制類的組合來實現(xiàn)功能。

3、flutter布局約束

flutter中有兩種布局約束BoxConstraints盒約束和SliverConstraints線性約束，如Align、Padding、ConstrainedBox使用的是盒約束。

BoxConstraints盒約束是指flutter框架在運(yùn)行時遍歷整個組件樹，在這過程中 「向下傳遞約束，向上傳遞尺寸」，以此來確定每個組件的尺寸和大小。

BoxConstraints類由4個屬性組成，最小寬度minWidth、最大寬度maxWidth、最小高度minHeight、最大高度maxHeight。

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

根據(jù)這4個屬性的變化，可以分為“緊約束（tight）”、“松約束（loose）”、“無界約束”、“有界約束”。

緊約束：最小寬（高）度和最大寬（高）度值相等，此時它是一個固定寬高的約束。

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

松約束：最小寬（高）值為0，最大寬（高）大于0，此時它是一個約束范圍。

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

無界約束：最小寬（高）和最大寬（高）值存在double.infinity（無限）。

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

有界約束：最小寬（高）和最大寬（高）值均為固定值。

BoxConstraints(100, 300, 100, 300)

4、Container布局行為解惑

了解了BoxConstraints布局約束，回到本文最開始的問題。

/// 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，兩個固定寬高的Container，為什么子容器鋪滿了全屏？

根據(jù)BoxConstraints布局約束，遍歷整個組件樹，最開始的root是樹的起點，它向下傳遞的是一個緊約束。因為是移動設(shè)備，root即是屏幕的大小，假設(shè)屏幕寬414、高896。于是整個布局約束如下：

這里有個問題，就是Container分明已經(jīng)設(shè)置了固定寬高，為什么無效？

因為父級向下傳遞的約束，子組件必須嚴(yán)格遵守。這里Container容器設(shè)置的寬高超出了父級的約束范圍，就會自動被忽略，采用符合約束的值。

例一兩上Container都被鋪滿屏幕，而最底下的紅色Container疊到了最上層，所以最終顯示紅色。

/// 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,),
  );
}

例二也同樣可以根據(jù)布局約束求證，如下圖：

這里Container為什么是ConstrainedBox和Align組件？前面說過Container是一個組合組件，它是由多個原子組件組成的。根據(jù)例二，它是由ConstrainedBox和Align嵌套而成。

Align提供給子組件的是一個松約束，所以容器自身設(shè)置50寬高值是在合理范圍的，因此生效，屏幕上顯示的就是50像素的紅色方塊。ConstrainedBox受到的是緊約束，所以自身的300寬高被忽略，顯示的是鋪滿屏幕的黃色塊。

/// 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向下傳遞的是一個松約束，所以黃色Container的寬高根據(jù)自身設(shè)置的300，在合理的范圍內(nèi)，有效。Container再向下傳遞的也是松約束，最終紅色Container寬高為50。

這里還有個問題，怎么確定組件向下傳遞的是緊約束還是松約束？

這就涉及到組件的內(nèi)部實現(xiàn)了，這里通過Align舉個例。

Align是一個繪制組件，它能夠進(jìn)行界面的布局和繪制，這是因為Align的繼承鏈為:

Align -> SingleChildRenderObjectWidget -> RenderObjectWidget

Align需要重寫createRenderObject方法，返回RenderObject的實現(xiàn)，這里Align返回的是RenderPositionedBox，所以核心內(nèi)容就在這個類中

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

而RenderPositionedBox類中，重寫performLayout方法，該方法用于根據(jù)自身約束條件，計算出子組件的布局，再根據(jù)子組件的尺寸設(shè)置自身的尺寸，形成一個至下而上，由上到下的閉環(huán)，最終實現(xiàn)界面的整個繪制。

RenderPositionedBox -> RenderAligningShiftedBox -> RenderShiftedBox -> RenderBox

class RenderPositionedBox extends RenderAligningShiftedBox {
    /// ...
    @override
    void performLayout() {
      final BoxConstraints constraints = this.constraints; // 自身的約束大小
      final bool shrinkWrapWidth = _widthFactor != null || constraints.maxWidth == double.infinity;
      final bool shrinkWrapHeight = _heightFactor != null || constraints.maxHeight == double.infinity;
      /// 存在子組件
      if (child != null) {
        /// 開始布局子組件
        child!.layout(constraints.loosen(), parentUsesSize: true);
        /// 根據(jù)子組件的尺寸設(shè)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,
        ));
        /// 計算子組件的位置
        alignChild();
      } else {
        /// 不存在子組件
        size = constraints.constrain(Size(
          shrinkWrapWidth ? 0.0 : double.infinity,
          shrinkWrapHeight ? 0.0 : double.infinity,
        ));
      }
    }
    /// ...
}

根據(jù)Align中performLayout方法的實現(xiàn)，可以確定該組件最終會給子組件傳遞一個怎么樣的約束。

/// constraints.loosen提供的是一個松約束
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,
  );
}

其它繪制類的組件基本跟Align大同小異，只要重點看performLayout方法的實現(xiàn)，即可判斷出組件提供的約束條件。