flutter窗口初始和绘制流程详析

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。

来源：https://segmentfault.com/a/1190000019756976