原文在这里。能看原文的推荐看原文。
这不是一次愉悦的旅行,但是我会带你领略Flutter文本绘制里从未有过的精彩。第一眼看起来非常的简单。只不过是几个字符,对不?但是越往深挖越有难度。
在本文的最后你会学到:
- widget、elements和绘制对象之间的关系
- 在
Text
和RichText
下的深度内容 - 定制自己的文本widget
注意:这是一篇有深度的教程,我假设读者已经对Flutter的基础了如指掌。当然,如果你非常好奇,一定要看。那么继续吧。
开始
下载初始代码。
概览Flutter Framework
作为一个Flutter开发者,你应该已经对Flutter的stateless和statefule widget颇为熟悉了,但是Flutter里不只这些。今天我们就来学习一点第三种类型RenderObjectWidget
,以及其他相关的底层类。
下面这幅图把喊了widget
的全部子类,蓝色的将是本文主要关注的。
RenderObjectWidget
是一幅蓝图。它保留了RenderObject
的配置信息,这个类会检测碰撞和绘制UI。
这下面的图是RenderObject
的子类。最常用的是RenderBox
,它定义了屏幕上的用于绘制的长方形区域。RenderParagraph
就是Flutter用来绘制文本的。
很快你就要定制自己的文本绘制widget了!
如你所知,flutter通过把widget组织成树形来实现布局。在内存中对应的会存在一个绘制树(render object tree)。但是widget和render object是互相不知道对方的。widget不会生成对应的render object,render object也不知道widget树什么时候发生了更改。
这就需要element出场了。对应于widget树,会生成一个element树。element会保留widget和render object的引用。element就是widget和render object的中间人一样。他知道什么时候生成一个render object,如何把他们放在一个树形里,什么时候更新render objects,什么时候为子widget创建新的element。
下面的一幅图说明了Element
子类,每个element都有一个对应的element。
一个有趣的现象,你一直都在直接操作element,但是你并没有注意到这一点。你知道BuildContext
?这只是Element
的一个昵称而已。更正式一点的说法是,BuildContext
是Element
的抽象类。
理论准备部分到此结束,现在该动手操作了
深入Text Widget
现在我们要深入代码来看看到底widget,element和render object是如何运作的。我们就从Text
widget开始来看看它是如何创建它的render object:RenderParagraph
的。
打开你的起始项目,运行flutter pub get
来获取依赖包。运行起来之后你会看到这样的界面:
在lib/main.dart,滚动到最下面找到TODO:Start your project journey here这一行:
child: Align(
alignment: Alignment.bottomCenter,
child: Text( // TODO: Start your journey here
Strings.travelMongolia,
widget树里包含了一个Align
widget和一个子widget Text
。当你浏览完代码你形成一个如下图的认识:
进行如下的步骤:
- Command+click(或者是PC的话Control+click)Text跳转到这个widget的源码里。主要
Text
是一个无状态widget。 - 向下滚动到
build
方法。这个方法返回什么?是一个RichText
widget。Text
只是RichText
的一个伪装而已。 - Command+click RichText来到它的源码部分。主要
RichText
是一个MultiChildRenderObjectWidget
。为什么是多个child?在Flutter 1.7之前的版本里,它其实叫做LeafRenderObjectWidget
,没有子节点,但是现在RichText
支持widget spans了。 - 滚动到
creteRenderObject
方法,这里就是创建RenderParagraph
的地方。 - 在return RenderParagraph那一行打一个断点。
- 在调试模式下再次运行代码
在Android Studio的调试里你会看到如下的内容
你应该也会看到如下的stack调用。我在括号里添加了widget或者element的类型。最后边的数字是后面说明的编号
我们来一步一步看看RenderParagraph
是如何创建的。
- 点击SingleChildRenderObjectElement.mount。你就在
Align
widget对应的element里了。在你的layout里,Text
是Align
的子widget。所以,传到了updateChild
方法里的widget.child
是Text
widget。 - 点击Element.updateChild,在一个长长的方法之后,你的
Text
widget,被称为newWidget
,传入了inflateWidet
方法。 - 点击Element.inflateWidget。inflate一个widget指的是从这个widget创建一个element。就如你所见Element newChild = newWidget.createElement()。这个时候你还在
Align
element里,但是你就要单步调试到你刚刚创建的Text
element的mount
方法里了。 - 点击ComponentElement.mount。你现在就在
Text
elemnt里了。Component element(比如StatelessElement
)不会直接创建render object,但是他们会创建其他的element,让这些elemnt去创建render object。 - 下面就是几个调用栈的方法了。点击ComponentElement.performRebuild。找到built = build()那一行。这里,同学们,就是
Text
widget的build
方法被调用的地方。StatelessElement
使用了一个setter给自己添加了一个BuildContext
参数的引用。那个built
变量就是RichText
。 - 点击Element.inflateWidget。这时
newWidget
是一个RichText
,并且它用来创建了MultiChildRenderObjectElement
。你还在Text
element,不过你就要进入RichText
element的mount
方法了。 - 点击RenderObjectElement.mount。你会惊喜的发现widget.createRenderObject(this)。终于,这就是创建
RenderParagraph
的地方。参数this
就是MultiChildRenderObjectElement
。 - 点击RichText.createRenderObject。注意
MultiChildRenderObjectElement
就是BuildContext
。
累了么?这还只是开始,既然你在一个断点上了,那就去喝点水休息片刻吧。后面还有很多精彩内容。
Text Render Object
Flutter架构图,想必你已经看过:
我们之前看到的内容都在Widget层,接下来我们就要进入Rendering,Painting和Foundation层了。即使我们要进入这些底层的内容,其实他们还是很简单的。因为目前还不需要处理多个树的情况。
你还在那个断点上吗?Command+click RenderParagraph,到他的源码看看。
-
RenderParagraph
是继承自RenderBox
的。也就是说这个render object是一个方形,并且已经具有了绘制内容的固有的高度和宽度。就render paragraph来说,内容就是文本。 - 它还会处理碰撞检测。
-
performLayout
和paint
方法也很有趣。
你有没有注意到RenderParagraph
并没有处理文本绘制的工作,而是交给了TextPainter
?在类的上方找到_textPainter。Command+click TextPainter,我们离开Rendering层,到Painting层来看看。
你会发现什么呢
- 有一个很重要的
ui.Paragraph
类型的类成员:_paragraph
。ui
是dart:ui
库里面的类的通用前缀。 -
layout
方法。你是无法直接初始化Paragraph
类的。你必须要使用一个ParagraphBuilder
的类来初始化它。这需要一个默认的对全部文字有效的样式。这个样式可以根据TextSpan
树里的样式来修改。调用TextSpan.build()
会给ParagraphBuilder
对象添加样式。 - 你会发现
paint
方法其实非常简单。TextPainter
把文本都交给了canvas.drawParagraph()。如果进入这个方法的定义,你会发现它其实调用了paragraph._paint。
这时候,你已经来到了Flutter的Foundation层。在TextPainter
类里,Comand+click下面的类:
- ParagraphBuilder: 它添加文字和样式,但是具体的工作都交给了native层。
- Paragraph:并没有什么值得看的。所有的都交给native层处理了。
现在可以停止app的运行了。刚刚看到的都可以总结到一幅图了里面:
继续深入Flutter的文本引擎
这里,你就要离开Dart
的底盘进入native文本绘制引擎了。你不能在command+click了,但是代码都在githubg的Flutter代码库里。文本引擎叫做LibTxt。
我们不会在这部分耗费太多时间,不够如果你喜欢。可以去src目录看。现在我们来看看叫做Paragraph.dart
的native类,它把绘制工作都交给了txt/paragraph_text.cc, 点击链接。
当你有空的时候你可以看看Layout
和Paint
方法,但是现在我们来看看这些引入的内容:
#include "flutter/fml/logging.h"
#include "font_collection.h"
#include "font_skia.h"
#include "minikin/FontLanguageListCache.h"
#include "minikin/GraphemeBreak.h"
#include "minikin/HbFontCache.h"
#include "minikin/LayoutUtils.h"
#include "minikin/LineBreaker.h"
#include "minikin/MinikinFont.h"
#include "third_party/skia/include/core/SkCanvas.h"
#include "third_party/skia/include/core/SkFont.h"
#include "third_party/skia/include/core/SkFontMetrics.h"
#include "third_party/skia/include/core/SkMaskFilter.h"
#include "third_party/skia/include/core/SkPaint.h"
#include "third_party/skia/include/core/SkTextBlob.h"
#include "third_party/skia/include/core/SkTypeface.h"
#include "third_party/skia/include/effects/SkDashPathEffect.h"
#include "third_party/skia/include/effects/SkDiscretePathEffect.h"
#include "unicode/ubidi.h"
#include "unicode/utf16.h"
从这里你会看到LibTxt是如何处理文本的。它是基于很多的其他的库的,这里有一些有趣的:
你看的越多就越发现正确渲染文本需要多少的东西。我都还没有介绍到行距,字形集和双向文本的问题。
我们已经学习的足够深入了,现在我们要把这些内容用起来了。
创建一个自定义文本widget
我们要做一些也许你之前从来没有做过的事情。你要自定义一个文本widget了。不是像往常一样的组合起来一些widget,而是创建render object,由它来使用Flutter底层api来绘制文本。
Flutter本来是不允许开发人员来自定义文本布局的,但是Flutter很负责任的做出了修改。
现在我们的app看起来还不错。但是,如果能支持蒙语就更好了。传统的蒙语非常的不同。它是从上到下的书写的。Flutter的标准文本widget仅支持水平的书写方式,所以我们要定制一个可以从上到下书写,从左到右排列的widget。
自定义Render Object
为了帮助各位同学理解底层的文本布局,我把widge、render object和帮助类偶放进了初始项目中。
为了方便你以后定制自己的render object,我来解释一下我都做了什么。
-
vertical_text.dart:这是
VerticalText
widget。我从RichText
的代码开始写的。我删掉了基本上所有的代码,把它改成了LeafRenderObjectWidget
,它没子节点。它会创建RenderVerticalText
对象。 -
render_vertical_text.dart: 写这个的时候,把
RenderParagraph
删掉一部分,之后加入了宽度和高度的测量。它使用了VerticalTextPainter
而不是TextPainter
。 -
vertical_text_painter.dart:我是从
TextPainter
开始的,然后把不需要的内容全部删除了。我也交换了宽度和高度的计算,删掉了TextSpan
支持的复杂的文本样式部分。 -
vertical_paragraph_constraint.dart:我使用了
height
来做为约束,代替了之前的width
。 -
vertical_paragraph_builder.dart: 这个部分是从
ParagraphBuilder
开始。删除了一切不别要的代码。添加了默认的样式并在build
方法里返回VerticalParagraph
,而不是之前的Paragraph
。 -
line_breaker.dart:这个是用来代替Minikin的
LineBreaker
类的。这个类没有在dart里面暴露出来。
计算和测量文本
文本都需要自动换行。要做到这一点你需要找字符串里的一个合适的地方来分割成行。就如前文所述,在写作本文的时候Flutter并没有暴露出Minikin/ICU的LineBreake
类,但是按照一个空格或者一个词来风格也是一个可接受的方案。
比如这个app欢迎语句:
ᠤᠷᠭᠡᠨ ᠠᠭᠤᠳᠠᠮ ᠲᠠᠯᠠ ᠨᠤᠲᠤᠭ ᠲᠤ ᠮᠢᠨᠢ ᠬᠦᠷᠦᠯᠴᠡᠨ ᠢᠷᠡᠭᠡᠷᠡᠢ
可行的分割点:
我把可分割的每个子串叫做一个run。后面会用TextRun
来表示每个run。
在lib/model目录,创建一个文件text_run.dart,把下面的文件粘贴进去:
import 'dart:ui' as ui show Paragraph;
class TextRun {
TextRun(this.start, this.end, this.paragraph);
// 1
int start;
int end;
// 2
ui.Paragraph paragraph;
}
解释一下上面的代码:
- 这些是每个子串run的索引。
start
索引是包含关系,end
是不包含的。如:[start, end)。 - 你会为每个子串run创建一个“paragraph”,这样你就可以获得测量到的size。
在dartui/vertical_paragraph.dart里把下面的代码添加到VerticalParagraph
,记住import TextRun
。
// 1
List<TextRun> _runs = [];
void _addRun(int start, int end) {
// 2
final builder = ui.ParagraphBuilder(_paragraphStyle)
..pushStyle(_textStyle)
..addText(_text.substring(start, end));
final paragraph = builder.build();
// 3
paragraph.layout(ui.ParagraphConstraints(width: double.infinity));
final run = TextRun(start, end, paragraph);
_runs.add(run);
}
一下内容需要注意:
- 你会分别存储字符串里的每个单词
- 在建立paragraph之前添加文本和样式
- 你必须在获得测量数据之前调用
layout
方法。我把width
赋值给infinity
来确保这子串run只有一行。
在_calculageRuns方法里添加如下的代码:
// 1
if (_runs.isNotEmpty) {
return;
}
// 2
final breaker = LineBreaker();
breaker.text = _text;
final int breakCount = breaker.computeBreaks();
final breaks = breaker.breaks;
// 3
int start = 0;
int end;
for (int i = 0; i < breakCount; i++) {
end = breaks[i];
_addRun(start, end);
start = end;
}
// 4
end = _text.length;
if (start < end) {
_addRun(start, end);
}
解释如下:
- 不需要对子串run多次计算
- 这是我在
util
目录添加的换行类。这些breaks
变量是一列换行的索引的位置 - 从文本里面的每个幻皇创建子串的run
- 处理字符串里的最后一个词
现在的代码还不足以在屏幕上显示出什么东西。但是在_layout方法后面添加一个print语句:
print("There are ${_runs.length} runs.");
运行这个app。你应该在console里面看到打印出来的信息:
There are 8 runs.
这就很接近了
把子串run放在不同行
现在要看看每行可以放几个子串run。假设最长的行可以达到下图绿色的部分:
如上图,前三个子串run可以放进去,但是第四个就要放在一个新行里了。
要编程的方式达到这个效果你需要知道每个子串run有多长。辛亏这些都存在TextRun
的paragraph
属性里了。
这时需要一个类来存放每行的数据。在lib/model目录下创建一个文件line_info.dart。把下面的代码粘贴进去:
import 'dart:ui';
class LineInfo {
LineInfo(this.textRunStart, this.textRunEnd, this.bounds);
// 1
int textRunStart;
int textRunEnd;
// 2
Rect bounds;
}
在dartui/vertical_paragraph.dart,VerticalParagraph类,添加下面的代码。记住import LineInfo
:
// 1
List<LineInfo> _lines = [];
// 2
void _addLine(int start, int end, double width, double height) {
final bounds = Rect.fromLTRB(0, 0, width, height);
final LineInfo lineInfo = LineInfo(start, end, bounds);
_lines.add(lineInfo);
}
解释:
- 这个列表的长度就是行数
- 在这个时候你并没有旋转任何字符串,所以
width
和height
还都是指水平方向的
之后,在_calculateLineBreaks里添加如下代码:
// 1
if (_runs.isEmpty) {
return;
}
// 2
if (_lines.isNotEmpty) {
_lines.clear();
}
// 3
int start = 0;
int end;
double lineWidth = 0;
double lineHeight = 0;
for (int i = 0; i < _runs.length; i++) {
end = i;
final run = _runs[i];
// 4
final runWidth = run.paragraph.maxIntrinsicWidth;
final runHeight = run.paragraph.height;
// 5
if (lineWidth + runWidth > maxLineLength) {
_addLine(start, end, lineWidth, lineHeight);
start = end;
lineWidth = runWidth;
lineHeight = runHeight;
} else {
lineWidth += runWidth;
// 6
lineHeight = math.max(lineHeight, run.paragraph.height);
}
}
// 7
end = _runs.length;
if (start < end) {
_addLine(start, end, lineWidth, lineHeight);
}
解释如下:
- 这个方法必须在子串run计算之后运行
- 在不同的约束下重新布局这些行是OK的
- 循环每个子串run,检查测量数据
-
Paragraph
也有width
参数,但是这是约束的宽度,不是测量宽度。因为你把double.infinity
作为约束,宽度就是无限的。使用maxIntrinsicWidth
或者longestLine
会获得子串run的宽度。更多看这里。 - 找到宽度的和。如果超出了最大值,那么开始一个新行
- 当前高度总是一样的,但是在之后你给每个子串run用了不同的样式,取最大值可以适用于所有子串run。
- 把最后一个子串run作为最后一行
在_layout方法的最后加一个print语句看看到此为止的代码是否可以正确运行:
print("There are ${_lines.length} lines.");
来一个hot restart(或者直接重新运行)。你会看到:
There are 3 lines.
这就是你期望的。因为在main.dart里,VerticalText
widget有一个300逻辑像素的约束,差不多也就是下图里绿色线的长度:
设置size
系统想要知道widget的size,但是之前你没有足够的数据。现在已经测量了这些行,你可以计算size了。
在VerticalParagraph类的——calclateWidth方法里添加如下代码:
double sum = 0;
for (LineInfo line in _lines) {
sum += line.bounds.height;
}
_width = sum;
为什么我说添加高度来获取宽度。因为,width
是你给外界的一个值。外界用户看到的是竖排的行。height
值是你用在内部的。
这个高度是在有足够高度的时候实际可以获得高度值。在_calculateInstrinsicHeight方法里添加如下代码:
double sum = 0;
double maxRunWidth = 0;
for (TextRun run in _runs) {
final width = run.paragraph.maxIntrinsicWidth;
maxRunWidth = math.max(width, maxRunWidth);
sum += width;
}
// 1
_minIntrinsicHeight = maxRunWidth;
// 2
_maxIntrinsicHeight = sum;
解释如下:
- 之前,宽度和高度值因为旋转的关系混在一起了。你不希望任何的一个单词被剪掉,所以widget的最小高度也要保证最长的行可以完全显示出来。
- 如果这个widget把所有的内容都显示在一个最长的竖行里,代码看起来是这样的:
print("width=$width height=$height");
print("min=$minIntrinsicHeight max=$maxIntrinsicHeight");
再次运行代码你会看到如下的输出
width=123.0 height=300.0
min=126.1953125 max=722.234375
竖排的时候的最小和最大值基本上是这样的:
在画布上绘制文本
就快完事儿了。剩下的就是把子串run都绘制出来了。拷贝如下代码并放进draw方法里:
canvas.save();
// 1
canvas.translate(offset.dx, offset.dy);
// 2
canvas.rotate(math.pi / 2);
for (LineInfo line in _lines) {
// 3
canvas.translate(0, -line.bounds.height);
// 4
double dx = 0;
for (int i = line.textRunStart; i < line.textRunEnd; i++) {
// 5
canvas.drawParagraph(_runs[i].paragraph, Offset(dx, 0));
dx += _runs[i].paragraph.longestLine;
}
}
canvas.restore();
解释如下:
- 移动到开始的位置
- 把画布旋转90度。以前的top现在是right。
- 移动到行开始的地方。
y
值都是负的,这样就会把每行都往上移动,也就是在旋转之后的画布上往右移动了 - 每次话一个单词(子串run)
- offset就是每个单词(子串run)的开始位置
下图显示了旋转前后的对比:
这次运行app。
惊艳的效果跃然屏幕上。
扩展
如果你不愿就此听不的话。
可以修改的部分
- 处理新行的字符
- 让子串支持
TextSpan
树,来实现子串的样式。也就是开发一个VerticalRichText
。 - 添加碰撞检测semantics
- 支持Emoji和cjk 字符。让他们也可以在竖排的时候正确的显示
- 如何实现一个竖排的
TextField
,支持文本的选择和闪烁的光标
我准备在后面支持这些特性。你可以在这里来查看进度或者参与开发。
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