本篇将带你深入了解 Flutter 中的手势事件传递、事件分发、事件冲突竞争,滑动流畅等等的原理,帮你构建一个完整的 Flutter 闭环手势知识体系,这也许是目前最全面的手势事件和滑动源码的深入文章了。

前文:

Flutter 中默认情况下,以 Android 为例,所有的事件都是起原生源于 io.flutter.view.FlutterView 这个 SurfaceView 的子类,整个触摸手势事件实质上经历了 JAVA => C++ => Dart 的一个流程,整个流程如下图所示,无论是 Android 还是 IOS ,原生层都只是将所有事件打包下发,比如在 Android 中,手势信息被打包成 ByteBuffer 进行传递,最后在 Dart 层的 _dispatchPointerDataPacket 方法中,通过 _unpackPointerDataPacket 方法解析成可用的 PointerDataPacket 对象使用。

十三、全面深入触摸和滑动原理 - 图1

那么具体在 Flutter 中是如何分发使用手势事件的呢?

1、事件流程

在前面的流程图中我们知道,在 Dart 层中手势事件都是从 _dispatchPointerDataPacket 开始的,之后会通过 Zone 判断环境回调,会执行 GestureBinding 这个胶水类中的 _handlePointerEvent 方法。(如果对 Zone 或者 GestureBinding 有疑问可以翻阅前面的篇章)

如下代码所示, GestureBinding_handlePointerEvent 方法中主要是 hitTestdispatchEvent通过 hitTest 碰撞,得到一个包含控件的待处理成员列表 HitTestResult,然后通过 dispatchEvent 分发事件并产生竞争,得到胜利者相应。

  void _handlePointerEvent(PointerEvent event) {
    assert(!locked);
    HitTestResult hitTestResult;
    if (event is PointerDownEvent || event is PointerSignalEvent) {
      hitTestResult = HitTestResult();
      ///开始碰撞测试了,会添加各个控件,得到一个需要处理的控件成员列表
      hitTest(hitTestResult, event.position);
      if (event is PointerDownEvent) {
        _hitTests[event.pointer] = hitTestResult;
      }
    } else if (event is PointerUpEvent || event is PointerCancelEvent) {
      ///复用机制,抬起和取消,不用hitTest,移除
      hitTestResult = _hitTests.remove(event.pointer);
    } else if (event.down) {
      ///复用机制,手指处于滑动中,不用hitTest
      hitTestResult = _hitTests[event.pointer];
    }
    if (hitTestResult != null ||
        event is PointerHoverEvent ||
        event is PointerAddedEvent ||
        event is PointerRemovedEvent) {
      ///开始分发事件
      dispatchEvent(event, hitTestResult);
    }
  }

了解了结果后,接下来深入分析这两个关键方法:

1.1 、hitTest

hitTest 方法主要为了得到一个 HitTestResult ,这个 HitTestResult 内有一个 List<HitTestEntry> 是用于分发和竞争事件的,而每个 HitTestEntry.target 都会存储每个控件的 RenderObject

因为 RenderObject 默认都实现了 HitTestTarget 接口,所以可以理解为: HitTestTarget 大部分时候都是 RenderObject ,而 HitTestResult 就是一个带着碰撞测试后的控件列表。

事实上 hitTestHitTestable 抽象类的方法,而 Flutter 中所有实现 HitTestable 的类有 GestureBindingRendererBinding ,它们都是 mixinsWidgetsFlutterBinding 这个入口类上,并且因为它们的 mixins 顺序的关系,所以 RendererBindinghitTest 会先被调用,之后才调用 GestureBindinghitTest

那么这两个 hitTest 又分别干了什么事呢?

1.2、RendererBinding.hitTest

RendererBinding.hitTest 中会执行 renderView.hitTest(result, position: position); ,如下代码所示,renderView.hitTest 方法内会执行 child.hitTest ,它将尝试将符合条件的 child 控件添加到 HitTestResult 里,最后把自己添加进去。

///RendererBinding

bool hitTest(HitTestResult result, { Offset position }) {
    if (child != null)
      child.hitTest(result, position: position);
    result.add(HitTestEntry(this));
    return true;
  }

而查看 child.hitTest 方法源码,如下所示,RenderObjcet 中的hitTest ,会通过 _size.contains 判断自己是否属于响应区域,确认响应后执行 hitTestChildrenhitTestSelf ,尝试添加下级的 child 和自己添加进去,这样的递归就让我们自下而上的得到了一个 HitTestResult 的相应控件列表了,最底下的 Child 在最上面

  ///RenderObjcet

  bool hitTest(HitTestResult result, { @required Offset position }) {
    if (_size.contains(position)) {
      if (hitTestChildren(result, position: position) || hitTestSelf(position)) {
        result.add(BoxHitTestEntry(this, position));
        return true;
      }
    }
    return false;
  }

1.3、GestureBinding.hitTest

最后 GestureBinding.hitTest 方法不过最后把 GestureBinding 自己也添加到 HitTestResult 里,最后因为后面我们的流程还会需要回到 GestureBinding 中去处理。

1.4、dispatchEvent

dispatchEvent 中主要是对事件进行分发,并且通过上述添加进去的 target.handleEvent 处理事件,如下代码所示,在存在碰撞结果的时候,是会通过循环对每个控件内部的handleEvent 进行执行。

  @override // from HitTestDispatcher
  void dispatchEvent(PointerEvent event, HitTestResult hitTestResult) {
       ///如果没有碰撞结果,那么通过 `pointerRouter.route` 将事件分发到全局处理。
    if (hitTestResult == null) {
      try {
        pointerRouter.route(event);
      } catch (exception, stack) {
      return;
    }
    ///上面我们知道 HitTestEntry 中的 target 是一系自下而上的控件
    ///还有 renderView 和 GestureBinding
    ///循环执行每一个的 handleEvent 方法
    for (HitTestEntry entry in hitTestResult.path) {
      try {
        entry.target.handleEvent(event, entry);
      } catch (exception, stack) {
      }
    }
  }

事实上并不是所有的控件的 RenderObject 子类都会处理 handleEvent ,大部分时候,只有带有 RenderPointerListener (RenderObject) / Listener (Widget) 的才会处理 handleEvent 事件,并且从上述源码可以看出,handleEvent 的执行是不会被拦截打断的。

那么问题来了,如果同一个区域内有多个控件都实现了 handleEvent 时,那最后事件应该交给谁消耗呢?

更具体为一个场景问题就是:比如一个列表页面内,存在上下滑动和 Item 点击时,Flutter 要怎么分配手势事件? 这就涉及到事件的竞争了。

核心要来了,高能预警!!!

2、事件竞争

Flutter 在设计事件竞争的时候,定义了一个很有趣的概念:通过一个竞技场,各个控件参与竞争,直接胜利的或者活到最后的第一位,你就获胜得到了胜利。 那么为了分析接下来的“战争”,我们需要先看几个概念:

  • GestureRecognizer :手势识别器基类,基本上 RenderPointerListener 中需要处理的手势事件,都会分发到它对应的 GestureRecognizer,并经过它处理和竞技后再分发出去,常见有 :OneSequenceGestureRecognizerMultiTapGestureRecognizerVerticalDragGestureRecognizerTapGestureRecognizer 等等。

  • GestureArenaManagerr :手势竞技管理,它管理了整个“战争”的过程,原则上竞技胜出的条件是 :第一个竞技获胜的成员或最后一个不被拒绝的成员。

  • GestureArenaEntry :提供手势事件竞技信息的实体,内封装参与事件竞技的成员。

  • GestureArenaMember:参与竞技的成员抽象对象,内部有 acceptGesturerejectGesture 方法,它代表手势竞技的成员,默认 GestureRecognizer 都实现了它,所有竞技的成员可以理解为就是 GestureRecognizer 之间的竞争。

  • _GestureArenaGestureArenaManager 内的竞技场,内部持参与竞技的 members 列表,官方对这个竞技场的解释是: 如果一个手势试图在竞技场开放时(isOpen=true)获胜,它将成为一个带有“渴望获胜”的属性的对象。当竞技场关闭(isOpen=false)时,竞技场将寻找一个“渴望获胜”的对象成为新的参与者,如果这时候刚好只有一个,那这一个参与者将成为这次竞技场胜利的青睐存在。

好了,知道这些概念之后我们开始分析流程,我们知道 GestureBindingdispatchEvent 时会先判断是否有 HitTestResult 是否有结果,一般情况下是存在的,所以直接执行循环 entry.target.handleEvent

2.1、PointerDownEvent

循环执行过程中,我们知道 entry.target.handleEvent 会触发RenderPointerListenerhandleEvent ,而事件流程中第一个事件一般都会是 PointerDownEvent

PointerDownEvent 的流程在事件竞技流程中相当关键,因为它会触发 GestureRecognizer.addPointer

GestureRecognizer 只有通过 addPointer 方法将 PointerDownEvent 事件和自己绑定,并添加到 GestureBindingPointerRouter 事件路由和 GestureArenaManager 事件竞技中,后续的事件这个控件的 GestureRecognizer 才能响应和参与竞争。

十三、全面深入触摸和滑动原理 - 图2

事实上 Down 事件在 Flutter 中一般都是用来做添加判断的,如果存在竞争时,大部分时候是不会直接出结果的,而 Move 事件在不同 GestureRecognizer 中会表现不同,而 UP 事件之后,一般会强制得到一个结果。

所以我们知道了事件在 GestureBinding 开始分发的时候,在 PointerDownEvent 时需要响应事件的 GestureRecognizer 们,会调用 addPointer 将自己添加到竞争中。之后流程中如果没有特殊情况,一般会执行到参与竞争成员列表的 last,也就是 GestureBinding 自己这个 handleEvent 。

如下代码所示,走到 GestureBindinghandleEvent ,在 Down 事件的流程中,一般 pointerRouter.route 不会怎么处理逻辑,然后就是 gestureArena.close 关闭竞技场了,尝试得到胜利者。

  @override // from HitTestTarget
  void handleEvent(PointerEvent event, HitTestEntry entry) {
       /// 导航事件去触发  `GestureRecognizer` 的 handleEvent
       /// 一般 PointerDownEvent 在 route 执行中不怎么处理。
    pointerRouter.route(event);

    ///gestureArena 就是 GestureArenaManager
    if (event is PointerDownEvent) {

        ///关闭这个 Down 事件的竞技,尝试得到胜利
      /// 如果没有的话就留到 MOVE 或者 UP。
      gestureArena.close(event.pointer);

    } else if (event is PointerUpEvent) {
        ///已经到 UP 了,强行得到结果。
      gestureArena.sweep(event.pointer);

    } else if (event is PointerSignalEvent) {
      pointerSignalResolver.resolve(event);
    }
  }

让我们看 GestureArenaManagerclose 方法,下面代码我们可以看到,如果前面 Down 事件中没有通过 addPointer 添加成员到 _arenas 中,那会连参加的机会都没有,而进入 _tryToResolveArena 之后,如果 state.members.length == 1 ,说明只有一个成员了,那就不竞争了,直接它就是胜利者,直接响应后续所有事件。 那么如果是多个的话,就需要后续的竞争了。

  void close(int pointer) {
      /// 拿到我们上面 addPointer 时添加的成员封装
    final _GestureArena state = _arenas[pointer];
    if (state == null)
      return; // This arena either never existed or has been resolved.
    state.isOpen = false;
    ///开始打起来吧
    _tryToResolveArena(pointer, state);
  }

  void _tryToResolveArena(int pointer, _GestureArena state) {
    if (state.members.length == 1) {
      scheduleMicrotask(() => _resolveByDefault(pointer, state));
    } else if (state.members.isEmpty) {
      _arenas.remove(pointer);
    } else if (state.eagerWinner != null) {
      _resolveInFavorOf(pointer, state, state.eagerWinner);
    }
  }

2.2 开始竞争

那竞争呢?接下来我们以 TapGestureRecognizer 为例子,如果控件区域内存在两个 TapGestureRecognizer ,那么在 PointerDownEvent 流程是不会产生胜利者的,这时候如果没有 MOVE 打断的话,到了 UP 事件时,就会执行 gestureArena.sweep(event.pointer); 强行选取一个。

而选择的方式也是很简单,就是 state.members.first ,从我们之前 hitTest 的结果上理解的话,就是控件树的最里面 Child 了。 这样胜利的 member 会通过 members.first.acceptGesture(pointer) 回调到 TapGestureRecognizer.acceptGesture 中,设置 _wonArenaForPrimaryPointer 为 ture 标志为胜利区域,然后执行
_checkDown_checkUp 发出事件响应触发给这个控件。

而这里有个有意思的就是 ,Down 流程的 acceptGesture 中的 _checkUp 因为没有 _finalPosition 此时是不会被执行的,_finalPosition 会在 handlePrimaryPointer 方法中,获得_finalPosition 并判断 _wonArenaForPrimaryPointer 标志为,再次执行 _checkUp 才会成功。

handlePrimaryPointer 是在 UP 流程中 pointerRouter.route 触发 TapGestureRecognizerhandleEvent 触发的。

那么问题来了,_checkDown_checkUp 时在 UP 事件一次性被执行,那么如果我长按住的话,_checkDown 不是没办法正确回调了?

当然不会,在 TapGestureRecognizer 中有一个 didExceedDeadline 的机制,在前面 Down 流程中,addPointerTapGestureRecognizer 会创建一个定时器,这个定时器的时间时 kPressTimeout = 100毫秒如果我们长按住的话,就会等待到触发 didExceedDeadline 去执行 _checkDown 发出 onTabDown 事件了。

_checkDown 执行发送过程中,会有一个标志为 _sentTapDown 判断是否已经发送过,如果发送过了也不会在重发,之后回到原本流程去竞争,手指抬起后得到胜利者相应,同时在 _checkUp 之后 _sentTapDown 标识为会被重置。

这也可以分析点击下的几种场景:

普通按下:
  • 1、区域内只有一个 TapGestureRecognizer :Down 事件时直接在竞技场 close 时就得到竞出胜利者,调用 acceptGesture 执行 _checkUp,到 Up 事件的时候通过 handlePrimaryPointer 执行 _checkUp,结束。

  • 2、区域内有多个 TapGestureRecognizer :Down 事件时在竞技场 close 不会竞出胜利者,在 Up 事件的时候,会在 route 过程通过handlePrimaryPointer 设置好 _finalPosition,之后经过竞技场 sweep 选取排在第一个位置的为胜利者,调用 acceptGesture,执行 _checkDown_checkUp

长按之后抬起:

1、区域内只有一个 TapGestureRecognizer :除了 Down 事件是在 didExceedDeadline 时发出 _checkDown 外其他和上面基本没区别。

  • 2、区域内有多个 TapGestureRecognizer :Down 事件时在竞技场 close 时不会竞出胜利者,但是会触发定时器 didExceedDeadline,先发出 _checkDown,之后再经过 sweep 选取第一个座位胜利者,调用 acceptGesture,触发 _checkUp

那么问题又来了,你有没有疑问,如果有区域两个 TapGestureRecognizer ,长按的时候因为都触发了 didExceedDeadline 执行 _checkDown 吗?

答案是:会的!因为定时器都触发了 didExceedDeadline,所以 _checkDown 都会被执行,从而都发出了 onTapDown 事件。但是后续竞争后,只会执行一个 _checkUp ,所有只会有一个控件响应 onTap

竞技失败:

在竞技场竞争失败的成员会被移出竞技场,移除后就没办法参加后面事件的竞技了 ,比如 TapGestureRecognizer 在接受到 PointerMoveEvent 事件时就会直接 rejected , 并触发 rejectGesture ,之后定时器会被关闭,并且触发 onTapCancel ,然后重置标志位.

总结下:

Down 事件时通过 addPointer 加入了 GestureRecognizer 竞技场的区域,在没移除的情况下,事件可以参加后续事件的竞技,在某个事件阶段移除的话,之后的事件序列也会无法接受。事件的竞争如果没有胜利者,在 UP 流程中会强制指定第一个为胜利者。

2.3 滑动事件

滑动事件也是需要在 Down 流程中 addPointer ,然后 MOVE 流程中,通过在 PointerRouter.route 之后执行 DragGestureRecognizer.handleEvent

image.png

PointerMoveEvent 事件的 DragGestureRecognizer.handleEvent 里,会通过在 _hasSufficientPendingDragDeltaToAccept判断是否符合条件,如:

bool get _hasSufficientPendingDragDeltaToAccept => _pendingDragOffset.dy.abs() > kTouchSlop;

如果符合条件就直接执行 resolve(GestureDisposition.accepted); ,将流程回到竞技场里,然后执行 acceptGesture ,然后触发onStartonUpdate

回到我们前面的上下滑动可点击列表,是不是很明确了:如果是点击的话,没有产生 MOVE 事件,所以 DragGestureRecognizer 没有被接受,而Item 作为 Child 第一位,所以响应点击。如果有 MOVE 事件, DragGestureRecognizer 会被 acceptGesture,而点击 GestureRecognizer 会被移除事件竞争,也就没有后续 UP 事件了。

那这个 onUpdate 是怎么让节目动起来的?

我们以 ListView 为例子,通过源码可以知道, onUpdate 最后会调用到 Scrollable_handleDragUpdate ,这时候会执行 Drag.update

image.png

通过源码我们知道 ListViewDrag 实现其实是 ScrollDragController, 它在 Scrollable 中是和 ScrollPositionWithSingleContext 关联的在一起的。那么 ScrollPositionWithSingleContext 又是什么?

ScrollPositionWithSingleContext 其实就是这个滑动的关键,它其实就是 ScrollPosition 的子类,而 ScrollPosition 又是 ViewportOffset 的子类,而 ViewportOffset 又是一个 ChangeNotifier,出现如下关系:

继承关系:ScrollPositionWithSingleContext : ScrollPosition : ViewportOffset : ChangeNotifier

所以 ViewportOffset 就是滑动的关键点。上面我们知道响应区域 DragGestureRecognizer 胜利之后执行 Drag.update ,最终会调用到 ScrollPositionWithSingleContextapplyUserOffset,导致内部确定位置的 pixels 发生改变,并执行父类 ChangeNotifier 的方法notifyListeners 通知更新。

而在 ListView 内部 RenderViewportBase 中,这个 ViewportOffset 是通过 _offset.addListener(markNeedsLayout); 绑定的,so ,触摸滑动导致 Drag.update ,最终会执行到 RenderViewportBase 中的 markNeedsLayout 触发页面更新。

至于 markNeedsLayout 如何更新界面和滚动列表,这里暂不详细描述了,给个图感受下:

image.png

自此,第十三篇终于结束了!(///▽///)

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