flutter頁面的繪制和管理

Element管理Widget和RenderObject。

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Flutter浪潮下的音視頻研發(fā)探索

文/陳爐軍

整理/LiveVideoStack

大家好，我是阿里巴巴閑魚事業(yè)部的陳爐軍，本次分享的主題是Flutter浪潮下的音視頻研發(fā)探索，主要內(nèi)容是針對閑魚APP在當(dāng)下流行的跨平臺框架Flutter的大規(guī)模實踐，介紹其在音視頻領(lǐng)域碰到的一些困難以及解決方案。

分享內(nèi)容主要分為四個方面，首先會對Flutter有一個簡單介紹以及選擇Flutter作為跨平臺框架的原因，其次會介紹Flutter中與音視頻關(guān)系非常大的外接紋理概念，以及對它做出的一些優(yōu)化。之后會對閑魚在音視頻實踐過程中碰到的一些Flutter問題提出了一些解決方案——TPM音視頻框架。最后是閑魚Flutter多媒體開源組件的介紹。

Flutter

Flutter是一個跨平臺框架，以往的做法是將音頻、視頻和網(wǎng)絡(luò)這些模塊都下沉到C++層或者ARM層，在其上封裝成一個音視頻的SDK，供UI層的PC、iOS和Android調(diào)用。

而Flutter做為一個UI層的跨平臺框架，顧名思義就是在UI層也實現(xiàn)了一個跨平臺開發(fā)?？梢灶A(yù)想的是未Flutter發(fā)展的好的話，會逐漸變?yōu)橐粋€從底層到UI層的一個全鏈路的跨平臺開發(fā)，技術(shù)人員分別負(fù)責(zé)SDK和UI層的開發(fā)。

在Flutter之前已經(jīng)有很多跨平臺UI解決方案，那為什么選擇Flutter呢？

我們主要考慮性能和跨平臺的能力。

以往的跨平臺方案比如Weex，ReactNative，Cordova等等因為架構(gòu)的原因無法滿足性能要求，尤其是在音視頻這種性能要求幾乎苛刻的場景。

而諸如Xamarin等，雖然性能可以和原生App一致，但是大部分邏輯還是需要分平臺實現(xiàn)。

我們可以看一下，為什么Flutter可以實現(xiàn)高性能：

原生的native組件渲染以IOS為例，蘋果的UIKit通過調(diào)用平臺自己的繪制框架QuaztCore來實現(xiàn)UI的繪制，圖形繪制也是調(diào)用底層的API,比如OpenGL、Metal等。

而Flutter也是和原生API邏輯一致，也是通過調(diào)用底層的繪制框架層SKIA實現(xiàn)UI層。這樣相當(dāng)于Flutter他自己實現(xiàn)了一套UI框架，提供了一種性能超越原生API的跨平臺可能性。

但是我們說一個框架最終性能怎樣，其實取決于設(shè)計者和開發(fā)者。至于現(xiàn)在到底是一個什么狀況：

在閑魚的實踐中，我們發(fā)現(xiàn)在正常的開發(fā)沒有特意的去優(yōu)化UI代碼的情況下，在一些低端機上，F(xiàn)lutter界面的流暢性是比Native界面要好的。

雖然現(xiàn)在閑魚某些場景下會有卡頓閃退等情況，但是這是一個新事物發(fā)展過程中的必然問題，我們相信未來性能肯定不會成為限制Flutter發(fā)展的瓶頸的。

在閑魚實踐Flutter的過程中，混合棧和音視頻是其中比較難解決的兩個問題，混合棧是指一個APP在Flutter過程中不可能一口氣將所有業(yè)務(wù)全部重寫為Flutter，所以這是一個逐步迭代的過程，這期間原生native界面與Flutter界面共存的狀態(tài)就稱之為混合棧。閑魚在混合棧上也有一些比較好的輸出，例如FlutterBoost。

外接紋理

在講音視頻之前需要簡要介紹一下外接紋理的概念，我們將它稱之為是Flutter和Frame之間的橋梁。

Flutter渲染一幀屏幕數(shù)據(jù)首先要做的是，GPU發(fā)出的VC信號在Flutter的UI線程，通過AOT編譯的機器碼結(jié)合當(dāng)前Dart Runtime，生成Layer Tree UI樹，Layer Tree上每一個葉子節(jié)點都代表了當(dāng)前屏幕上所需要渲染的每一個元素，包含了這些元素渲染所需要的內(nèi)容。將Layer Tree拋給GPU線程，在GPU線程內(nèi)調(diào)用Skia去完成整個UI的渲染過程。Layer Tree中有PictureLayer和TextureLayer兩個比較重要的節(jié)點。PictureLayer主要負(fù)責(zé)屏幕圖片的渲染，F(xiàn)lutter內(nèi)部實現(xiàn)了一套圖片解碼邏輯，在IO線程將圖片讀取或者從網(wǎng)絡(luò)上拉取之后，通過解碼能夠在IO線程上加載出紋理，交給GPU線程將圖片渲染到屏幕上。但是由于音視頻場景下系統(tǒng)API太過繁多，業(yè)務(wù)場景過于復(fù)雜。Flutter沒有一套邏輯去實現(xiàn)跨平臺的音視頻組件，所以說Flutter提出了一種讓第三方開發(fā)者來實現(xiàn)音視頻組件的方式，而這些音視頻組件的視頻渲染出口，就是TextureLayer。

在整個Layer Tree渲染的過程中，TextureLayer的數(shù)據(jù)紋理需要由外部第三方開發(fā)者來指定，可以把視頻數(shù)據(jù)和播放器數(shù)據(jù)送到TextureLayer里，由Flutter將這些數(shù)據(jù)渲染出來。

TextureLayer渲染過程：首先判斷Layer是否已經(jīng)初始化，如果沒有就創(chuàng)建一個Texture，然后將Texture Attach到一個SufaceTexture上。

這個SufaceTexture是音視頻的native代碼可以獲取到的對象，通過這個對象創(chuàng)建的Suface，我們可以將視頻數(shù)據(jù)、攝像頭數(shù)據(jù)解碼放到Suface中，然后Flutter端通過監(jiān)聽SufaceTexture的數(shù)據(jù)更新就可以順利把剛才創(chuàng)建的數(shù)據(jù)更新到它的紋理中，然后再將紋理交給SKIA渲染到屏幕上。

然而我們?nèi)绻枰肍lutter實現(xiàn)美顏，濾鏡，人臉貼圖等等功能，就需要將視頻數(shù)據(jù)讀取出來，更新到紋理中，再將GPU紋理經(jīng)過美顏濾鏡處理后生成一個處理后的紋理。按Flutter提供的現(xiàn)有能力，必須先將紋理中的數(shù)據(jù)從GPU讀出到CPU中，生成Bitmap后再寫入Surface中，這樣在Flutter中才能順利的更新到視頻數(shù)據(jù)，這樣做對系統(tǒng)性能的消耗很大。

通過對Flutter渲染過程分析，我們知道Flutter底層需要渲染的數(shù)據(jù)就是GPU紋理，而我們經(jīng)過美顏濾鏡處理完成以后的結(jié)果也是GPU紋理，如果可以將它直接交給Flutter渲染，那就可以避免GPU-CPU-GPU這樣的無用循環(huán)。這樣的方法是可行的，但是需要一個條件，就是OpenGL上下文共享。

OpenGL

在說上下文之前，得提到一個和上線文息息相關(guān)的概念：線程。

Flutter引擎啟動后會啟動四個線程：

第一個線程是UI線程，這是Flutter自己定義的UI線程，主要負(fù)責(zé)GPU發(fā)出的VSync信號時候用當(dāng)前Dart編譯的機器碼和當(dāng)前運行環(huán)境創(chuàng)建出Layer Tree。

還有就是IO線程和GPU線程。和大部分OpenGL處理解決方案中一樣，F(xiàn)lutter也采取一個線程責(zé)資源加載，一部分負(fù)責(zé)資源渲染這種思路。

兩個線程之間紋理共享有兩種方式。一種是EGLImage(IOS是 CVOpenGLESTextureCache)。一種是OpenGL Share Context。Flutter通過Share Context來實現(xiàn)紋理共享，將IO線程的Context和GPU線程的Context進行Share，放到同一個Share Group下面，這樣兩個線程下資源是互相可見可以共享的。

Platform線程是主線程，F(xiàn)lutter中有一個很奇怪的設(shè)定，GPU線程和主線程共用一個Context。并且在主線程也有很多OpenGL 操作。

這樣的設(shè)計會給音視頻開發(fā)帶來很多問題，后面會詳細說。

音視頻端美顏處理完成的OpenGL紋理能夠讓Flutter直接使用的條件就是Flutter的上下文需要和平臺音視頻相關(guān)的OpenGL上下文處在一個Share Group下面。

由于Flutter主線程的Context就是GPU的Context，所以在音視頻端主線程中有一些OpenGL操作的話，很有可能使Flutter整個OpenGL被破壞掉。所以需要將所有的OpenGL操作都限制在子線程中。

通過上述這兩個條件的處理，我們就可以在沒有增加GPU消耗的前提下實現(xiàn)美顏和濾鏡等等功能。

TPM

在經(jīng)過demo驗證之后，我們將這個方案應(yīng)用到閑魚音視頻組件中，但改造過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題。

上圖是攝像頭采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為紋理的一段代碼，其中有兩個操作：首先是切進程，將后面的OpenGL操作都切到cameraQueue中。然后是設(shè)置一次上下文。然后這種限制條件或者說是潛規(guī)則往往在開發(fā)過程中容易被忽略的。而這個條件一旦忽略后果就是出現(xiàn)一些莫名其妙的詭異問題極難排查。因此我們就希望能抽象出一套框架，由框架本身實現(xiàn)線程的切換、上下文和模塊生命周期等的管理，開發(fā)者接入框架以后只需要安心實現(xiàn)自己的算法，而不需要關(guān)心這些潛規(guī)則還有其他一些重復(fù)的邏輯操作。

在引入Flutter之前閑魚的音視頻架構(gòu)與大部分音視頻邏輯一樣采用分層架構(gòu)：

1：底層是一些獨立模塊

2：SDK層是對底層模塊的封裝

3：最上層是UI層。

引入Flutter之后，通過分析各個模塊的使用場景，我們可以得出一個假設(shè)或者說是抽象：音視頻應(yīng)用在終端上可以歸納為視頻幀解碼之后視頻數(shù)據(jù)幀在各個模塊之間流動的過程，基于這種假設(shè)去做Flutter音視頻框架的抽象。

咸魚Flutter多媒體開源組件

整個Flutter音視頻框架抽象分為管線和數(shù)據(jù)的抽象、模塊的抽象、線程統(tǒng)一管理和上下文同一管理四部分。

管線，其實就是視頻幀流動的管道。數(shù)據(jù)，音視頻中涉及到的數(shù)據(jù)包括紋理、Bit Map以及時間戳等。結(jié)合現(xiàn)有的應(yīng)用場景我們定義了管線流通數(shù)據(jù)以Texture為主數(shù)據(jù)，同時可以選擇性的添加Bit Map等作為輔助數(shù)據(jù)。這樣的數(shù)據(jù)定義方式，避免重復(fù)的創(chuàng)建和銷毀紋理帶來的性能開銷以及多線程訪問紋理帶來的一些問題。也滿足一些特殊模塊對特殊數(shù)據(jù)的需求。同時也設(shè)計了紋理池來管理管線中的紋理數(shù)據(jù)。

模塊：如果把管線和數(shù)據(jù)比喻成血管和血液，那框架音視頻的場景就可以比喻成器官，我們根據(jù)模塊所在管線的位置抽象出采集、處理和輸出三個基類。這三個基類里實現(xiàn)了剛才說的線程切換，上下文切換，格式轉(zhuǎn)換等等共同邏輯，各個功能模塊通過集成自這些基類，可以避免很多重復(fù)勞動。

線程：每一個模塊初始化的時候，初始化函數(shù)就會去線程管理的模塊去獲取自己的線程，線程管理模塊可以決定給初始化函數(shù)分配新的線程或者已經(jīng)分配過其他模塊的線程。

這樣有三個好處：

一是可以根據(jù)需要去決定一個線程可以掛載多少模塊，做到線程間的負(fù)載均衡。第二，多線程并發(fā)式能夠保證模塊內(nèi)的OpenGL操作是在當(dāng)前線程內(nèi)而不會跑到主線程去，徹底避免Flutter的OpenGL 環(huán)境被破壞。第三，多線程并行可以充分利用CPU多核架構(gòu)，提升處理速度。

從Flutter端修改Flutter引擎將Context取出后，根據(jù)Context創(chuàng)建上下文的統(tǒng)一管理模塊，每一個模塊在初始化的時候會獲取它的線程，獲取之后會調(diào)用上下文管理模塊獲取自己的上下文。這樣可以保證每一個模塊的上下文都是與Flutter的上下文進行Share的，每個模塊之間資源都是共享可見的，F(xiàn)lutter和音視頻native之間也是互相共享可見的。

基于上述框架如果要實現(xiàn)一個簡單的場景，比如畫面實時預(yù)覽和濾鏡處理功能，

1：需要選擇功能模塊，功能模塊包括攝像頭模塊、濾鏡處理模塊和Flutter畫面渲染模塊，

2：需要配置模塊參數(shù)，比如采集分辨率、濾鏡參數(shù)和前后攝像頭設(shè)置等，

3：在創(chuàng)建視頻管線后使用已配置的參數(shù)創(chuàng)建模塊

4：最后管線搭載模塊，開啟管線就可以實現(xiàn)這樣簡單的功能。

上圖為整個功能實現(xiàn)的代碼和結(jié)構(gòu)圖。

結(jié)合上述音視頻框架，閑魚實現(xiàn)了Flutter多媒體開源組件。

組要包含四個基本組件分別是：

1：視頻圖像拍攝組件

2：播放器組件

3：視頻圖像編輯組件

4：相冊選擇組件

現(xiàn)在這些組件正在走內(nèi)部開源流程。預(yù)計9月份，相冊和播放器會實現(xiàn)開源。

后續(xù)展望和規(guī)劃

1：實現(xiàn)開頭所說的從底層SDK到UI的全鏈路的跨端開發(fā)。目前底層框架層和模塊層都是各個平臺各自實現(xiàn)，反而是Flutter的UI端進行了跨平臺的統(tǒng)一，所以后續(xù)會將底層也按照音視頻常用做法把邏輯下沉到C++層，盡可能的實現(xiàn)全鏈路跨平臺。

2：第二部分內(nèi)容為開源共建，閑魚開源的內(nèi)容不僅包括拍攝、編輯組件，還包括了很多底層模塊，希望有開發(fā)者在基于Flutter開發(fā)音視頻應(yīng)用時可以充分利用閑魚開源出的音視頻模塊能力，搭建APP框架，開發(fā)者只要去負(fù)責(zé)實現(xiàn)特殊需求模塊就可以，盡可能的減少重復(fù)勞動。

Flutter 仿抖音效果 (二) 界面布局

Flutter 仿抖音效果 (一) 全屏點愛星

Flutter 仿抖音效果 (二) 界面布局

[Flutter 仿抖音效果 (三) 視頻播放列表] ( )

項目地址: 持續(xù)效果更新

1.基本的布局是簡單的,外層通過Stack作為根

2.左邊點贊的控件組通過Align進行統(tǒng)一布局

3.頂部控件組通過Positioned進行布局,設(shè)置頂部距離,其實也可以用align,我們多使用幾種來習(xí)慣flutter的布局

4.底部同樣使用Positioned,設(shè)置底部距離

5.子頁面的左右滑動使用PageView,一開始我們要從推薦開始左滑到關(guān)注,可以使用reverse屬性,不需要更多額外的操作

1.pageController監(jiān)聽

刷新頂部的下劃線時,我們一樣使用StreamController刷新,這樣效率比setstate高很多

2.歌曲名走馬燈效果

這個效果看起來挺麻煩的其實實現(xiàn)起來超級的簡單用最普通的ListView就能快速的實現(xiàn)

首頁listview里面套入的是最簡單的container+text

listview添加一個ScrollController做為滑動的控制

使用一個定時器,把listview滑到最大的位置之后,在滑回去

先通過scroController.position.maxScrollExtent獲取最大位置,

然后通過scroController.animateTo進行滑動,因為我設(shè)置一次循環(huán)的時間是3000毫秒,所以滑過去和滑回來的時間各占一般 new Duration(milliseconds: (time * 0.5).toInt()),還有就是歌名沒有大于最大寬度時候其實我們不需要進行滑動,所以判斷maxScrollExtent是否大于0來確定是否進行滑動動畫

flutter 頁面的生命周期（轉(zhuǎn)）

轉(zhuǎn)自

在 Flutter 中，有兩類常用的 Widget：

在開發(fā)過程中，我們經(jīng)常需要繼承它們兩來實現(xiàn)自己的 Widget。

一個 StatelessWidget 是不能被改變的，比如： Icon 、 Text 等。

如果你的控件一旦顯示，就不需要再做任何的變更，那么你應(yīng)該使用 StatelessWidget 。

實現(xiàn)一個自己的 StatelessWidget 很簡單。

當(dāng)你看到下面這個例子?時，你就知道它有多簡單了。

看，只要在 build() 中返回你的視圖就可以了。

一個 StatefulWidget 是有狀態(tài)的，可變的。

它可以改變自己的外觀，以響應(yīng)用戶的操作或者數(shù)據(jù)的變化。

比如： CheckBox 、 Switch ..

我們之所以能夠改變一個 StatefulWidget ，是因為它有一個設(shè)置狀態(tài)的函數(shù)：

調(diào)用這個函數(shù)后，就會觸發(fā) StatefulWidget 的視圖樹重建。

因此，當(dāng)我們需要一個可交互的，即能根據(jù)用戶操作或數(shù)據(jù)變化而改變視圖的 Widget 時，那就得用上 StatelessWidget 了。

現(xiàn)在，來創(chuàng)建一個自定義的 StatefulWidget：

從上面的例子中可以看到， StatefulWidget 會要求提供一個含有視圖樹的 State 。

既然 State 能夠控制一個視圖的狀態(tài)，那它肯定會有一系列的生命周期。

上圖就是 State 的生命周期圖。

flutter刷新頁面的方法

這種方法最常見，但是有些地方引用的話，刷新的成本比較大，刷新的是整個頁面，數(shù)據(jù)太多加載太慢的話，會有閃爍的現(xiàn)象

這種方法類似于iOS中的set方法，通過設(shè)置某個屬性的時候，去刷新某個控件。在flutter中這種刷新方式，是對上面setState(){}方法的改進，根本的方法還是setState(){}，只不過是通過方法去刷新某個控件。如下：

首先在pubspec.yaml中添加provider依賴

下面通過provider來實現(xiàn)一個發(fā)送驗證碼的案例。

創(chuàng)建一個TimerModel文件

頁面布局如下：

網(wǎng)站標(biāo)題：flutter界面,flutter界面快速搭建
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