野火烧不尽
春风吹又生

写给前端工程师的 Flutter 详细教程

最爱折腾的就是前端工程师了,从jQuery折腾到AngularJs,再折腾到Vue、React。 最爱跨屏的也是前端工程师,从phonegap,折腾到React Native,这不又折腾到了Flutter。

图啥?

低成本地为用户带来更优秀的用户体验

目前来说Flutter可能是其中最优秀的一种方案了。

Flutter是什么?

Flutter is Google’s UI toolkit for building beautiful, natively compiled applications for mobileweb, and desktop from a single codebase.

Flutter是由原Google Chrome团队成员,利用Chrome 2D渲染引擎,然后精简CSS布局演变而来。

或者更详细的版本

  • Flutter在各个原生的平台中,使用自己的C++的引擎渲染界面,没有使用webview,也不像RN、NativeScript一样使用系统的组件。简单来说平台只是给Flutter提供一个画布。
  • 界面使用Dart语言开发,貌似唯一支持JIT,和AOT模式的强类型语言。
  • 写法非常的现代,声明式,组件化,Composition > inheritance,响应式……就是现在前端流行的这一套😄
  • 一套代码搞定所有平台。

Flutter 为什么快?Flutter 相比RN的优势在哪里?

从架构中实际上已经能看出Flutter为什么快,至少相比之前的当红炸子鸡React Native快的原因了。

  • Skia 引擎,Chrome, Chrome OS,Android,Firefox,Firefox OS都以此作为渲染引擎。
  • Dart语言可以AOT编译成ARM Code,让布局以及业务代码运行的最快,而且Dart的GC针对Flutter频繁销毁创建Widget做了专门的优化。
  • CSS的的子集Flex like的布局方式,保留强大表现能力的同时,也保留了性能。
  • Flutter业务书写的Widget在渲染之前diff转化成Render Object,对,就像React中的Virtual DOM,以此来确保开发体验和性能。

而相比React Native:

  • RN 使用JavaScript来运行业务代码,然后JS Bridge的方式调用平台相关组件,性能比有损失,甚至平台不同js引擎都不一样。
  • RN 使用平台组件,行为一致性会有打折,或者说,开发者需要处理更多平台相关的问题。

而具体两者的性能测试,可以看这里,结论是Flutter,在CPU,FPS,内存稳定上均优于ReactNative。

Dart 语言

在开始Flutter之前,我们需要先了解下Dart语言……

Dart是由Google开发,最初是想作为JavaScript替代语言,但是失败沉寂之后,作为Flutter独有开发语言又焕发了第二春😂。

实际上即使到了2.0,Dart语法和JavaScriptFlutter非常的相像。单线程,Event Loop……

当然作为一篇写给前端工程师的教程,我在这里只想写写JavaScript中暂时没有的,Dart中更为省心,也更“甜”的东西。

  • 不会飘的this
  • 强类型,当然前端现在有了TypeScript 😬
  • 强大方便的操作符号:
  • ?. 方便安全的foo?.bar取值,如果foo为null,那么取值为null
  • ??condition ? expr1 : expr2 可以简写为expr1 ?? expr2
  • =和其他符号的组合: *=~/=&=|= ……
  • 级联操作符(Cascade notation ..)
// 想想这样省了多少变量声明
querySelect('#button')
 ..text ="Confirm"
 ..classes.add('important')
 ..onClick.listen((e) => window.alert('Confirmed'))

甚至可以重写操作符

class Vector {
  final int x, y;

  Vector(this.x, this.y);

  Vector operator +(Vector v) => Vector(x + v.x, y + v.y);
  Vector operator -(Vector v) => Vector(x - v.x, y - v.y);

  // Operator == and hashCode not shown. For details, see note below.
  // ···
}

void main() {
  final v = Vector(2, 3);
  final w = Vector(2, 2);

  assert(v + w == Vector(4, 5));
  assert(v - w == Vector(0, 1));
}

注:重写==,也需要重写Object hashCodegetter

class Person {
  final String firstName, lastName;

  Person(this.firstName, this.lastName);

  // Override hashCode using strategy from Effective Java,
  // Chapter 11.
  @override
  int get hashCode {
    int result = 17;
    result = 37 * result + firstName.hashCode;
    result = 37 * result + lastName.hashCode;
    return result;
  }

  // You should generally implement operator == if you
  // override hashCode.
  @override
  bool operator ==(dynamic other) {
    if (other is! Person) return false;
    Person person = other;
    return (person.firstName == firstName &&
        person.lastName == lastName);
  }
}

void main() {
  var p1 = Person('Bob', 'Smith');
  var p2 = Person('Bob', 'Smith');
  var p3 = 'not a person';
  assert(p1.hashCode == p2.hashCode);
  assert(p1 == p2);
  assert(p1 != p3);
}

这点在diff对象的时候尤其有用。

lsolate

Dart运行在独立隔离的iSolate中就类似JavaScript一样,单线程事件驱动,但是Dart也开放了创建其他isolate,充分利用CPU的多和能力。

loadData() async {
   // 通过spawn新建一个isolate,并绑定静态方法
   ReceivePort receivePort =ReceivePort();
   await Isolate.spawn(dataLoader, receivePort.sendPort);

   // 获取新isolate的监听port
   SendPort sendPort = await receivePort.first;
   // 调用sendReceive自定义方法
   List dataList = await sendReceive(sendPort, 'https://hicc.me/posts');
   print('dataList $dataList');
}

// isolate的绑定方法
static dataLoader(SendPort sendPort) async{
   // 创建监听port,并将sendPort传给外界用来调用
   ReceivePort receivePort =ReceivePort();
   sendPort.send(receivePort.sendPort);

   // 监听外界调用
   await for (var msg in receivePort) {
     String requestURL =msg[0];
     SendPort callbackPort =msg[1];

     Client client = Client();
     Response response = await client.get(requestURL);
     List dataList = json.decode(response.body);
     // 回调返回值给调用者
     callbackPort.send(dataList);
  }    
}

// 创建自己的监听port,并且向新isolate发送消息
Future sendReceive(SendPort sendPort, String url) {
   ReceivePort receivePort =ReceivePort();
   sendPort.send([url, receivePort.sendPort]);
   // 接收到返回值,返回给调用者
   return receivePort.first;
}

当然Flutter中封装了compute,可以方便的使用,譬如在其它isolate中解析大的json

Dart UI as Code

在这里单独提出来的意义在于,从React开始,到Flutter,到最近的Apple SwiftUI,Android Jetpack Compose 声明式组件写法越发流行,Web 前端使用JSX来让开发者更方便的书写,而Flutter,SwiftUI则直接从优化语言本身着手。

函数类的命名参数

void test({@required int age,String name}) {
  print(name);
  print(age);
}
// 解决函数调用时候,参数不明确的问题
test(name:"hicc",age: 30)

// 这样对于组件的使用尤为方便
class MyApp extends StatelessWidget {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
  return Scaffold(
      appBar: AppBar(),
      body: Container(),
      floatingActionButton:FloatingActionButton()
    );
  }
}

大杀器:Collection If 和 Collection For

// collection If
Widget build(BuildContext context) {
  return Row(
    children: [
      IconButton(icon: Icon(Icons.menu)),
      Expanded(child: title),
      if (!isAndroid)
        IconButton(icon: Icon(Icons.search)),
    ],
  );
}

// Collect For
var command = [
  engineDartPath,
  frontendServer,
  for (var root in fileSystemRoots) "--filesystem-root=$root",
  for (var entryPoint in entryPoints)
    if (fileExists("lib/$entryPoint.json")) "lib/$entryPoint",
  mainPath
];

更多Dart 2.3对此的优化看这里

Flutter 怎么写

到这里终于到正题了,如果熟悉web前端,熟悉React的话,你会对下面要讲的异常的熟悉。

Flutter App的一切从lib/main.dart文件的main函数开始:

import 'package:flutter/material.dart';

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

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

Dart 类build方法返回的便是Widget,在Flutter中一切都是Widget,包括但不限于

  • 结构性元素,menu,button等
  • 样式类元素,font,color等
  • 布局类元素,padding,margin等
  • 导航
  • 手势

Widget是Dart中特殊的类,通过实例化(Dart 中new是可选的)相互嵌套,你的这个App就是形如下图的一颗组件树(Dart入口函数的概念,main.dart -> main())。

Widget布局

上说过Flutter布局思路来自CSS,而Flutter中一切皆Widget,因此整体布局也很简单:

  • 容器组件Container
  • decoration装饰属性,设置背景色,背景图,边框,圆角,阴影和渐变等
  • margin
  • padding
  • alignment
  • width
  • height
  • Padding,Center
  • Row,Column,Flex
  • Wrap, Flow流式布局
  • Stack, Z轴布局
  • ……

更多可以看这里

Flutter中Widget可以分为三类,形如React中“展示组件”、“容器组件”,“context”。

StatelessWidget

这个就是Flutter中的“展示组件”,自身不保存状态,外部参数变化就销毁重新创建。Flutter建议尽量使用无状态的组件。

StatefulWidget

状态组件就是类似于React中的“容器组件”了,Flutter中状态组件写法会稍微不一样。

class Counter extends StatefulWidget {
  // This class is the configuration for the state. It holds the
  // values (in this case nothing) provided by the parent and used by the build
  // method of the State. Fields in a Widget subclass are always marked "final".

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

class _CounterState extends State<Counter> {
  int _counter = 0;

  void _increment() {
    setState(() {
      // This call to setState tells the Flutter framework that
      // something has changed in this State, which causes it to rerun
      // the build method below so that the display can reflect the
      // updated values. If you change _counter without calling
      // setState(), then the build method won't be called again,
      // and so nothing would appear to happen.
      _counter++;
    });
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    // This method is rerun every time setState is called, for instance
    // as done by the _increment method above.
    // The Flutter framework has been optimized to make rerunning
    // build methods fast, so that you can just rebuild anything that
    // needs updating rather than having to individually change
    // instances of widgets.
    return Row(
      children: <Widget>[
        RaisedButton(
          onPressed: _increment,
          child: Text('Increment'),
        ),
        Text('Count: $_counter'),
      ],
    );
  }
}

可以看到Flutter中直接使用了和React中同名的setState方法,不过不会有变量合并的东西,当然也有生命周期

可以看到一个有状态的组件需要两个Class,这样写的原因在于,Flutter中Widget都是immmutable的,状态组件的状态保存在State中,组件仍然每次重新创建,Widget在这里只是一种对组件的描述,Flutter会diff转换成Element,然后转换成RenderObject才渲染。

Flutter Widget更多的渲染流程可以看这里

实际上Widget只是作为组件结构一种描述,还可以带来的好处是,你可以更方便的做一些主题性的组件, Flutter官方提供的Material Components widgetsCupertino (iOS-style) widgets质量就相当高,再配合Flutter亚秒级的Hot Reload,开发体验可以说挺不错的。


State Management

setState()可以很方便的管理组件内的数据,但是Flutter中状态同样是从上往下流转的,因此也会遇到和React中同样的问题,如果组件树太深,逐层状态创建就显得很麻烦了,更不要说代码的易读和易维护性了。

InheritedWidget

同样Flutter也有个context一样的东西,那就是InheritedWidget,使用起来也很简单。

class GlobalData extends InheritedWidget {
  final int count;
  GlobalData({Key key, this.count,Widget child}):super(key:key,child:child);

  @override
  bool updateShouldNotify(GlobalData oldWidget) {
    return oldWidget.count != count;
  }

  static GlobalData of(BuildContext context) => context.inheritFromWidgetOfExactType(GlobalData);
}

class MyApp extends StatelessWidget {
  // This widget is the root of your application.
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return MaterialApp(
      title: 'Flutter Demo',
      theme: ThemeData(
        primarySwatch: Colors.blue,
      ),
      home: MyHomePage(title: 'Flutter Demo Home Page'),
    );
  }
}

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

  final String title;

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

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

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

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Scaffold(
      appBar: AppBar(
        title: Text(widget.title),
      ),
      body: GlobalData(
        count: _counter,
        child: Center(          
          child: Column(
            mainAxisAlignment: MainAxisAlignment.center,
            children: <Widget>[
              Text(
                'You have pushed the button this many times:',
              ),
              Text(
                '$_counter',
                style: Theme.of(context).textTheme.display1,
              ),
              Body(),
              Body2()
            ],
          ),
        ),
      ),
      floatingActionButton: FloatingActionButton(
        onPressed: _incrementCounter,
        tooltip: 'Increment',
        child: Icon(Icons.add),
      ),
    );
  }
}

class Body extends StatelessWidget {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    GlobalData globalData = GlobalData.of(context);
    return Text(globalData.count.toString());
  }
}

class Body2 extends StatelessWidget {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    // TODO: implement build
    GlobalData globalData = GlobalData.of(context);
    return Text(globalData.count.toString());
  }

具体实现原理可以参考这里,不过Google封装了一个更为上层的库provider,具体使用可以看这里

BlOC

BlOC是Flutter team提出建议的另一种更高级的数据组织方式,也是我最中意的方式。简单来说:

Bloc = InheritedWidget + RxDart(Stream)

Dart语言中内置了Steam,Stream ~= Observable,配合RxDart, 然后加上StreamBuilder会是一种异常强大和自由的模式。

class GlobalData extends InheritedWidget {
  final int count;
  final Stream<String> timeInterval$ = new Stream.periodic(Duration(seconds: 10)).map((time) => new DateTime.now().toString());
  GlobalData({Key key, this.count,Widget child}):super(key:key,child:child);

  @override
  bool updateShouldNotify(GlobalData oldWidget) {
    return oldWidget.count != count;
  }

  static GlobalData of(BuildContext context) => context.inheritFromWidgetOfExactType(GlobalData);

}

class TimerView extends StatelessWidget {

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    GlobalData globalData = GlobalData.of(context);
    return StreamBuilder(
        stream: globalData.timeInterval$,
        builder: (context, snapshot) {
          return Text(snapshot?.data ?? '');
        }
    );
  }
}

当然Bloc的问题在于

  • 学习成本略高,Rx的概念要吃透,不然你会抓狂
  • 自由带来的问题是,可能代码不如Redux类的规整。

顺便,今年Apple也拥抱了响应式,Combine(Rx like) + SwiftUI 也基本等于Bloc了。

所以,Rx还是要赶紧学起来😬

除去Bloc,Flutter中还是可以使用其他的方案,譬如:

展开来说现在的前端开发使用强大的框架页面组装已经不是难点了。开发的难点在于如何组合富交互所需的数据,也就是上面图中的state部分。

更具体来说,是怎么优雅,高效,易维护地处理短暂数据(ephemeral state)setState()和需要共享的App State的问题,这是个工程性的问题,但往往也是日常开发最难的事情了,引用Redux作者Dan的一句:

“The rule of thumb is:Do whatever is less awkward.”

到这里,主要的部分已经讲完了,有这些已经可以开发出一个不错的App了。剩下的就当成一个bonus吧。


测试

Flutter debugger,测试都是出场自带,用起来也不难。

// 测试在/test/目录下面
void main() {

  testWidgets('Counter increments smoke test', (WidgetTester tester) async {
    // Build our app and trigger a frame.
    await tester.pumpWidget(MyApp());

    // Verify that our counter starts at 0.
    expect(find.text('0'), findsOneWidget);
    expect(find.text('1'), findsNothing);

    // Tap the '+' icon and trigger a frame.
    await tester.tap(find.byIcon(Icons.add));
    await tester.pump();

    // Verify that our counter has incremented.
    expect(find.text('0'), findsNothing);
    expect(find.text('1'), findsOneWidget);
  });
}

包管理,资源管理

类似与JavaScript的npm,Flutter,也就是Dart也有自己的包仓库。不过项目包的依赖使用yaml文件来描述:

name: app
description: A new Flutter project.
version: 1.0.0+1

environment:
  sdk: ">=2.1.0 <3.0.0"

dependencies:
  flutter:
    sdk: flutter

  cupertino_icons: ^0.1.2

生命周期

移动应用总归需要应用级别的生命周期,flutter中使用生命周期钩子,也非常的简单:

class MyApp extends StatefulWidget {
  @override
  _MyAppState createState() => new _MyAppState();
}

class _MyAppState extends State<MyApp> with WidgetsBindingObserver {
  @override
  void initState() {
    super.initState();
    WidgetsBinding.instance.addObserver(this);
  }

  @override
  void dispose() {
    WidgetsBinding.instance.removeObserver(this);
    super.dispose();
  }

  @override
  void didChangeAppLifecycleState(AppLifecycleState state) {
    switch (state) {
      case AppLifecycleState.inactive:
        print('AppLifecycleState.inactive');
        break;
      case AppLifecycleState.paused:
        print('AppLifecycleState.paused');
        break;
      case AppLifecycleState.resumed:
        print('AppLifecycleState.resumed');
        break;
      case AppLifecycleState.suspending:
        print('AppLifecycleState.suspending');
        break;
    }
    super.didChangeAppLifecycleState(state);
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
      return Container();
  }
}

使用原生能力

和ReactNative类似,Flutter也是使用类似事件的机制来使用平台相关能力。

Flutter Web, Flutter Desktop

这些还在开发当中,鉴于对Dart喜欢,以及对Flutter性能的乐观,这些倒是很值得期待。

还记得平台只是给Flutter提供一个画布么,Flutter Desktop未来更是可以大有可为😄,相关可以看这里

最后每种方案,每种技术都有优缺点,甚至技术的架构决定了,有些缺陷可能永远都没法改进,所以🤔

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