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flutter窗口初始和绘制流程详析

时间：2020-10-08 13:28:24 | 栏目：Android代码 | 点击：次

前言

环境: flutter sdk v1.7.8+hotfix.3@stable

对应 flutter engine: 54ad777f

这里关注的是C++层面的绘制流程，平台怎样驱动和响应绘制与渲染的过程，并不是Dart部分的渲染。

结合之前的分析，在虚拟机实例的构造函数中调用了一个重要方法DartUI::InitForGlobal() , 调用流程再罗列一下：

DartVMRef::Create
 DartVMRef::DartVMRef
 DartVM::Create
 DartVMData::Create
 DartVM::DartVM
  DartUI::InitForGlobal()

实现体很明了，注册了各种类对象的方法，也就是说，这些在dart语言继承NativeFieldWrapperClass2的类都有一份在C++层的实现，也说明了DartSDK是如何提供接口绑定与C++层的实现，相当于java语言中的jni。

另外还有针对Isolate的初始化，不过只是设置了一个可以import的路径，并不重要：

DartIsolate::CreateRootIsolate
 DartIsolate::CreateDartVMAndEmbedderObjectPair
 DartIsolate::LoadLibraries
 DartUI::InitForIsolate
 Dart_SetNativeResolver

视口设置

我们知道RuntimeController持有一个Window实例，看Window实例被创建之后做了哪些制作：

RuntimeController::RuntimeController
 Window::Window
 DartIsolate::CreateRootIsolate
 DartIsolate::DartIsolate
 DartIsolate::SetWindow => UIDartState::SetWindow
  WindowClient::UpdateIsolateDescription => RuntimeController::UpdateIsolateDescription
  RuntimeDelegate::UpdateIsolateDescription => Shell::UpdateIsolateDescription
   ServiceProtocol::SetHandlerDescription
 Window::DidCreateIsolate
 library_.Set("dart:ui")
 RuntimeController::FlushRuntimeStateToIsolate
 RuntimeController::SetViewportMetrics
  Window::UpdateWindowMetrics
  library_, _updateWindowMetrics

操作从最里层的Window一直传递到了Shell,最重要的一个作用是初始化了ViewPort(视口：用作画布的大小，分辨率等尺寸信息)，再跟一下ViewPort被初始化后又如何被设置的：

FlutterView.onSizeChanged
 FlutterView.updateViewportMetrics
 FlutterJNI.setViewportMetrics
  FlutterJNI.nativeSetViewportMetrics
  ::SetViewportMetrics
  AndroidShellHolder::SetViewportMetrics
   [async:ui]Engine::SetViewportMetrics
   RuntimeController::SetViewportMetrics
    Window::UpdateWindowMetrics
   Engine::ScheduleFrame

这里从Java调用到C++，FlutterView.onSizeChanged这个操作是在FlutterView实例创建之后被系统调用的（而FlutterView的创建发生在Activity.onCreate时机），显然是响应平台层的通知，这符合我们的认知预期，因为画布的大小可能因为用户操作发生变化，dart层需要被动响应。

需要注意的是响应onSizeChanged在Platform线程，调用Engine::SetViewportMetrics切到了UI线程，铭记Engine的所有的操作都是在UI线程。

启动画帧

Engine在通过RuntimeController设置了窗口的尺寸之后，调用了另一个重要方法ScheduleFrame,于是看它的实现：

Engine::ScheduleFrame
 Animator::RequestFrame
 [async:ui]Animator::AwaitVSync
  VsyncWaiter::AsyncWaitForVsync
  callback_= {Animator::BeginFrame}
  VsyncWaiter::AwaitVSync => VsyncWaiterAndroid::AwaitVSync
   [async:platform]FlutterJNI.asyncWaitForVsync
   AsyncWaitForVsyncDelegate.asyncWaitForVsync => VsyncWaiter.asyncWaitForVsyncDelegate
    Choreographer.getInstance().postFrameCallback
  Delegate::OnAnimatorNotifyIdle => Shell::OnAnimatorNotifyIdle
  Engine::NotifyIdle

通知VSync

这里操作有些凌乱，首先切到UI线程，又切到Platform线程，其实就是为了调用平台接口，搞清这个最终目的。
终于涉及到了绘制图像所需要的关键类Animator 和VSyncWaiter :

  1. 在UI线程等待VSync信号，表示信号到达后执行Animator::BeginFrame方法；
  2. 如何设置VSync信号？通过调用平台接口，平台操作必须都在Platform线程，于是从UI线程切到Platform线程，目的是去调用android的Choreographer.postFrameCallback，这样又执行了一串从C++调到java的过程。

响应VSync

因为是在java层调用的VSync回调，只能先在Java层响应于是有:

FrameCallback.doFrame <= VsyncWaiter.asyncWaitForVsyncDelegate
 FlutterJNI.nativeOnVsync
 VsyncWaiterAndroid::OnNativeVsync
  VsyncWaiterAndroid::ConsumePendingCallback
 VsyncWaiter::FireCallback
  [async:ui]callback() => Animator::BeginFrame

在VSync信号到达之后，最终在UI线程响应了Animator::BeginFrame，且看其实现：

Animator::BeginFrame
 Animator::Delegate::OnAnimatorBeginFrame => Shell::
 Engine::BeginFrame
  Window::BeginFrame
  library_."_beginFrame" => hooks.dart:_beginFrame
   UIDartState::FlushMicrotasksNow
   tonic::DartMicrotaskQueue::RunMicrotasks
  library_."_drawFrame" => hooks.dart:_drawFrame

最终的最终回到了dart层，并调用了其两个重要方法：_beginFrame和_drawFrame，完成了帧的绘制。

VSync创建

另外罗列一下VSyncWaiter创建时机:

Shell::CreateShellOnPlatformThread
 PlatformView::CreateVSyncWaiter => PlatformViewAndroid::CreateVSyncWaiter
 VsyncWaiterAndroid()
 Animator::Animator
 Engine::Engine

它是与创建Shell同样的时机，也就是说在Platform线程由PlatformView::CreateVSyncWaiter创建的，并被Animator持有，而Animator又是被Engine持有。VSyncWaiter与Engine一样，所有的操作都必须在UI线程中执行

窗口渲染

窗口的渲染是由Dart层的Window完成的，其实调用了C++层的实现：

("Window_render", Render)
 Render() (window.cc:30)
 Scene=
 WindowClient::Render
  Scene::takeLayerTree
  RuntimeDelegate::Render => Engine::Render
  ProducerContinuation::Complete(layer_tree)
  Animator::Delegate::OnAnimatorDraw => Shell::OnAnimatorDraw(layer_tree_pipeline_)
  [async:gpu]Rasterizer::Draw => android_shell_holder.cc:76
   Rasterizer::DoDraw
   Rasterizer::DrawToSurface
    Surface::AcquireFrame
    ExternalViewEmbedder::BeginFrame
    CompositorContext::AcquireFrame
    ScopedFrame::Raster
    SurfaceFrame::Submit
    ExternalViewEmbedder::SubmitFrame
    FireNextFrameCallbackIfPresent
   Rasterizer::Delegate::OnFrameRasterized

"Window_scheduleFrame", ScheduleFrame

这里涉及的对象更多了，而且紧密的与Dart层的绘制与渲染机制关联。值得注意的是具体的绘制操作（光栅化）是在GPU线程进行。

另外Dart层的Window也需要主动的调度帧，因此也绑定了ScheduleFrame方法。

总结

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