Flutter状态管理新的实践

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导读
本文介绍flutter端状态刷新的一种新的思路和尝试,通过dart的扩展属性,定义一个观察者模式,去更新widget的状态,以及如何在widget的生命周期寻找一个切入点,建立订阅关系。

01

背景介绍

在今年的敏捷团队建设中,我通过Suite执行器实现了一键自动化单元测试。Juint除了Suite执行器还有哪些执行器呢?由此我的Runner探索之旅开始了!

1.1 声明式UI

声明式UI其实并不是近几年的新技术,但是近几年声明式UI框架非常的火热。单说移动端,跨平台方案有:RN、Flutter。iOS原生有:SwiftUI。android原生有:compose。华为的鸿蒙系统前段时间也发布了基于type-js的ArkUI的beta版。可以看到声明式UI是以后的前端发展趋势。而状态管理是声明式UI框架的重要组成部分。

1.2 声明式UI框架的状态

在移动端之前的命令式UI框架,没有状态的概念。每个控件其实都是无状态的,我们要更新UI需要手动的去set。声明式UI引入状态的概念,状态可以理解为订阅了控件所依赖数据的变化,当一个控件依赖的数据发生变化时,自动刷新UI展示。最大的优势就是可以很方便的做到UI和逻辑的解耦。

02

provider状态管理

理解,首先 MCube 会依据模板缓存状态判断是否需要网络获取最新模板,当获取到模板后进行模板加载,加载阶段会将产物转换为视图树的结构,转换完成后将通过表达式引擎解析表达式并取得正确的值,通过事件解析引擎解析用户自定义事件并完成事件的绑定,完成解析赋值以及事件绑定后进行视图的渲染,最终将目标页面展示到屏幕

2.1 使用方式

实现一个页面如下:UI

图1 UI实现

实现功能,当点击“按钮”的时候,更新“你好”这个组件,页面部分代码实现:

class SecondPage extends StatelessWidget {
  final _model = SecondPageModel();

  @override
  Widget build(BuildContext context) => ChangeNotifierProvider(
        create: (_) => _model,
        child: Scaffold(
          body: Container(
            alignment: Alignment.center,
            child: Column(
              mainAxisAlignment: MainAxisAlignment.center,
              children: [
                Consumer(
                  builder: (context, model, child) => Text(model.textA),
                ),
                Selector(
                  builder: (context, model, child) => Text(model),
                  selector: (context, secondPageModel) => secondPageModel.textB,
                ),
                Consumer(
                  builder: (context, model, child) => TextButton(
                    onPressed: () => model.textA = "你好",
                    child: Text("按钮"),
                  ),
                ),
              ],
            ),
          ),
        ),
      );
}

model部分实现:

class SecondPageModel with ChangeNotifier {
  String _textA = "hello";
  String _textB = "world";

  String get textA => _textA;

  set textA(String value) {
    _textA = value;
    notifyListeners();
  }

  String get textB => _textB;

  set textB(String value) {
    _textB = value;
    notifyListeners();
  }
}

2.2 问题和不足

点击“按钮”的时候查看页面刷新,发现下表罗列的Widget都执行了刷新操作,使用Selector虽然被包裹的内容没有刷新,但是需要进行校验操作。

2.2.1 控件刷新

控件名称

描述

1、Text

显示“你好”的文本控件

2、TextButton

按钮

3、Text

按钮包含的文本

4、Consumer

包裹“TextButton”,否则无法刷新

5、Consumer

包裹“你好”Text控件,监测数据的变化刷新状态

2.2.2 问题分析

  • 使用不太灵活,想要消费事件刷新UI必须有顶层的Provider提供model,在一些复杂场景可能会增加逻辑复杂度
  • 状态刷新,不能实现最小粒度的管理
  • 代码不够简洁

03

新的状态管理方式实践

理解,首先 MCube 会依据模板缓存状态判断是否需要网络获取最新模板,当获取到模板后进行模板加载,加载阶段会将产物转换为视图树的结构,转换完成后将通过表达式引擎解析表达式并取得正确的值,通过事件解析引擎解析用户自定义事件并完成事件的绑定,完成解析赋值以及事件绑定后进行视图的渲染,最终将目标页面展示到屏幕。

3.1 使用方式

实现同样的上述页面逻辑,代码如下(同样基于StatelessWidget实现):

首先不需要依赖外部的provider提供Model,任何想要独立刷新的区域使用TosObWidget控件包裹即可,使用比较灵活,我们可以把TosObWidget插入到任何我们想要的位置(包括provider内),代码逻辑比较简洁。

class FirstPage extends StatelessWidget {
  final _model = FirstPageModel();

  @override
  Widget build(BuildContext context) => Scaffold(
        body: Container(
          alignment: Alignment.center,
          child: Column(
            mainAxisAlignment: MainAxisAlignment.center,
            children: [
              TosObWidget(() => Text(_model.textA.value)),
              TosObWidget(() => Text(_model.textB.value)),
              TextButton(
                onPressed: () => _model.textA.value = "你好",
                child: Text("按钮"),
              ),
            ],
          ),
        ),
      );
}

model实现:

model的实现更加简洁,不需要继承ChangeNotifier,所以可以把状态数据定义在任何我们想要的地方,使用.tos扩展属性返回一个包含默认值的RxObj对象,当我们使用set方法更改RxObj的value的时候,通知依赖此对象的TosObWidget区域进行刷新,例:我们点击按钮的时候,_model.textA.value = “你好”,执行后就会刷新依赖textA的TosObWidget(() => Text(_model.textA.value))区域。

class FirstPageModel {
  final textA = "hello".tos;
  final textB = "world".tos;
}

查看刷新状态(与provider对比):

provider

TosObWidget

控件名称

描述

控件名称

描述

1、Text

显示“你好”的文本控件

1、Text

显示“你好”的文本控件

2、TextButton

按钮

2、TosObWidget

包裹“你好”文本控件

3、Text

按钮包含的文本

3、TextButton

按钮控件

4、Consumer

包裹“TextButton”,否则无法刷新

5、Consumer

包裹“你好”Text控件,监测数据的变化刷新状态

6、Selector

包裹“provider”的文本控件,当数据没有变化的那时候Selector包裹的内容不会刷新状态,但是Selector会校验数据是否变化决定内容是否rebuild

对比发现TosObWidget这种方式,只有依赖的数据发生变化的TosObWidget才会更新状态,可以实现状态刷新粒度最小化,提高性能。

3.2 设计思路

3.2.1 TosObWidget

图2 状态管理流程

首先是使用入口,定义一个TosObWidget控件,入参为build函数,返回widget,每个TosObWidget就是一个可独立进行状态刷新的区域,TosObWidget控件的实现如下:

typedef WidgetCallback = Widget Function();

//TosObWidget的实现
class TosObWidget extends _ObzWidget {
  final WidgetCallback builder;

  const TosObWidget(this.builder, {Key key}) : super(key: key);

  @override
  Widget build() => builder();
}

//TosObWidget的父类,TosObWidget的build函数为重载的其父类_ObzWidget的build函数,
//最终会被_ObzWidget的_ObzState调用
abstract class _ObzWidget extends StatefulWidget {
  const _ObzWidget({Key key}) : super(key: key);

  //创建状态
  @override
  _ObzState createState() => _ObzState();

  //创建widget
  @protected
  Widget build();
}

//state的实现,主要逻辑都在这个类进行实现
class _ObzState extends State<_ObzWidget> {
  RxObserver _observer;

  ///构造函数
  _ObzState() {
    _observer = RxObserver();
  }

  ///初始化
  @override
  void initState() {
    _observer.observe(_updateUI);
    super.initState();
  }

  ///刷新UI
  void _updateUI() {
    if (mounted) {
      setState(() {});
    }
  }

  ///页面销毁
  @override
  void dispose() {
    _observer?.close();
    super.dispose();
  }

  ///创建widget,在这里进行状态观察的绑定
  Widget get buildWidgets {
    //获取proxy原来的值,也就是null
    final observer = RxObserver.proxy;

    //把widget的观察者赋值过去
    RxObserver.proxy = _observer;

    //在widget.build()的时机进行绑定
    final widgets = widget.build();

    //绑定后恢复proxy的值,避免其他widget引用出现错误
    RxObserver.proxy = observer;

    return widgets;
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) => buildWidgets;
}

3.2.2 TosObWidget逻辑分析

1.首先_ObzState依赖一个RxObserver _observer变量

2.RxObserver _observer这个 变量持有了_updateUI()这个方法,最终会通过这个方法刷新TosOBWidget的状态

3.当TosObWidget执行build的时候,会通过一个静态变量RxObserver.proxy把_observer共享出去

4.这样TosObWidget包裹的内容,使用RxObj的getValue的时候会拿到被共享的_observer,这时建立RxObj和TosObWidget的联系

5.联系建立后,重置共享变量RxObserver.proxy

6.这样在RxObj的value执行set方法时,会调用到与其绑定的TosObWidget的_updateUI()这个函数

3.2.3 RxObj的实现

图3 RxObj实现流程图

RxObj的代码实现:

1.当执行RxObj的value的get方法时,代码如下,拿到 RxObserver的静态成员变量proxy,类型为RxObserver(即为上一步TosObWidget共享出来的_observer)

2.判断RxObserver.proxy不为空,且没有被添加到_observers列表( List _observers),则添加

3.当执行RxObj的value的set方法时,校验value是否与当前的value值相同,且判断是否是首次创建(首次创建不会执行状态刷新)

4.校验完成后则赋值执行refresh()函数,更新TosObWidget的状态

///RxObj类,所有数据类型可通过.obz扩展属性获得此示例
///当value发生变化时,通知RxObserver更新UI
class RxObj {
  T _value;

  bool _firstRebuild = true;

  final List _observers = [];

  RxObj(this._value);

  ///构造函数重载,如果没有初始值的时候使用
  RxObj.obj();

  T get value {
    if (RxObserver.proxy != null && !_observers.contains(RxObserver.proxy)) {
      _observers.add(RxObserver.proxy);
    }
    return _value;
  }

  set value(T val) {
    if (_value == val && _firstRebuild) {
      return;
    }

    _firstRebuild = false;
    _value = val;

    //数据变化的时候,更新UI
    refresh();
  }

  ///刷新UI,使用引用数据类型的时候,如果没有调用set方法,需要手动refresh()一下
  void refresh() {
    if (_observers.isNotEmpty) {
      for (var observer in _observers) {
        if (observer.canUpdate) {
//observer.update()函数即为执行与Rxobj关联的TosObWidget的_updateUI()函数
          observer.update();
        }
      }
    }
  }
}

看下RxObserver的实现:

/// 通过静态变量proxy,在widget build的时候与状态绑定
/// 定义一个观察者,观察RxObj的数据变化,并通知UI更新
class RxObserver {
  ///观察数据变化方法回调
  VoidCallback update;

  ///判断当前widget是否具备刷新能力(Obz)
  bool get canUpdate => update != null;

  ///TosObWidget dispose的时候执行关闭
  void close() {
    update = null;
  }

  ///注意:这是一个临时变量,最用为使RxObj和TosObWidget建立起订阅关系
  static RxObserver proxy;

  ///观察事件的变化
  observe(VoidCallback update) {
    this.update = update;
  }
}

至此整个实现流程已经贯通了,接下来看下如何使用:

5.通过.tos扩展属性定义RxObj变量:

class FirstPageModel {
  final textA = "hello".tos;
  final textB = "world".tos;
}

6.tos扩展属性的实现如下:

///RxObj扩展属性
extension RxT on T {
  ///返回RxObj实例,使用.tos
  RxObj get tos => RxObj(this);
}

7.如果要创建一个默认值为空的,RxObj实例,使用如下方式:

final emptyValue = RxObj.obj();

此时如果我们使用RxObj的setValue方法,就会刷新依赖它的所有TosObWidget控件,如果有些情况下,没有调用setValue方法,比如RxObj的value是一个list,但是需要刷新状态,可手动调用refresh()方法,实现如下:

final listValue = ["aaa", "bbb"].tos;

void add(String value) {
  listValue.value.add(value);
  listValue.refresh();
}

至此,就完成了TosObWidget控件的状态刷新。

04
总结

注:基于本文示例的功能逻辑进行对比

provider

TosObWidget

代码行数

60行

37行

灵活性

使用到的类:1、ChangeNotifierProvider2、Consumer3、Selector4、ChangeNotifier

使用到的类:1、TosObWidget2、.tos(扩展属性)

状态管理

刷新6个控件

刷新3个控件

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