# Element与BuildContext ### Element 在“Widget简介”一节，我们介绍了Widget和Element的关系，我们知道最终的UI树其实是由一个个独立的Element节点构成。我们也知道了组件最终的Layout、渲染都是通过RenderObject来完成的，从创建到渲染的大体流程是：根据Widget生成Element，然后创建相应的RenderObject并关联到Element.renderObject属性上，最后再通过RenderObject来完成布局排列和绘制。 Element就是Widget在UI树具体位置的一个实例化对象，大多数Element只有唯一的renderObject，但还有一些Element会有多个子节点，如继承自RenderObjectElement的一些类，比如MultiChildRenderObjectElement。最终所有Element的RenderObject构成一棵树，我们称之为渲染树，即render tree。 Element的生命周期如下： 1. Framework 调用`Widget.createElement` 创建一个Element实例，记为`element` 2. Framework 调用 `element.mount(parentElement,newSlot)` ，mount方法中首先调用`elment`所对应Widget的`createRenderObject`方法创建与`element`相关联的RenderObject对象，然后调用`element.attachRenderObject`方法将`element.renderObject`添加到渲染树中插槽指定的位置（这一步不是必须的，一般发生在Element树结构发生变化时才需要重新attach）。插入到渲染树后的`element`就处于“active”状态，处于“active”状态后就可以显示在屏幕上了（可以隐藏）。 3. 当`element`父Widget的配置数据改变时，为了进行Element复用，Framework在决定重新创建Element前会先尝试复用相同位置旧的element：调用Element对应Widget的`canUpdate()`方法，如果返回`true`，则复用旧Element，旧的Element会使用新的Widget配置数据更新，反之则会创建一个新的Element，不会复用。`Widget.canUpdate()`主要是判断`newWidget`与`oldWidget`的`runtimeType`和`key`是否同时相等，如果同时相等就返回`true`，否则就会返回`false`。根据这个原理，当我们需要强制更新一个Widget时，可以通过指定不同的Key来禁止复用。 4. 当有父Widget的配置数据改变时，同时其`State.build`返回的Widget结构与之前不同，此时就需要重新构建对应的Element树。为了进行Element复用，在Element重新构建前会先尝试是否可以复用旧树上相同位置的element，element节点在更新前都会调用其对应Widget的`canUpdate`方法，如果返回`true`，则复用旧Element，旧的Element会使用新Widget配置数据更新，反之则会创建一个新的Element。`Widget.canUpdate`主要是判断`newWidget`与`oldWidget`的`runtimeType`和`key`是否同时相等，如果同时相等就返回`true`，否则就会返回`false`。根据这个原理，当我们需要强制更新一个Widget时，可以通过指定不同的Key来避免复用。 5. 当有祖先Element决定要移除`element` 时（如Widget树结构发生了变化，导致`element`对应的Widget被移除），这时该祖先Element就会调用`deactivateChild` 方法来移除它，移除后`element.renderObject`也会被从渲染树中移除，然后Framework会调用`element.deactivate` 方法，这时`element`状态变为“inactive”状态。 6. “inactive”态的element将不会再显示到屏幕。为了避免在一次动画执行过程中反复创建、移除某个特定element，“inactive”态的element在当前动画最后一帧结束前都会保留，如果在动画执行结束后它还未能重新变成”active“状态，Framework就会调用其`unmount`方法将其彻底移除，这时element的状态为`defunct`,它将永远不会再被插入到树中。 7. 如果`element`要重新插入到Element树的其它位置，如`element`或`element`的祖先拥有一个GlobalKey（用于全局复用元素），那么Framework会先将element从现有位置移除，然后再调用其`activate`方法，并将其`renderObject`重新attach到渲染树。 看完Element的生命周期，可能有些读者会有疑问，开发者会直接操作Element树吗？其实对于开发者来说，大多数情况下只需要关注Widget树就行，Flutter框架已经将对Widget树的操作映射到了Element树上，这可以极大的降低复杂度，提高开发效率。但是了解Element对理解整个Flutter UI框架是至关重要的，Flutter正是通过Element这个纽带将Widget和RenderObject关联起来，了解Element层不仅会帮助读者对Flutter UI框架有个清晰的认识，而且也会提高自己的抽象能力和设计能力。另外在有些时候，我们必须得直接使用Element对象来完成一些操作，比如获取主题Theme数据，具体细节将在下文介绍。 ### BuildContext 无论是StatelessWidget和StatefulWidget的build方法都会传一个BuildContext对象： ``` Widget build(BuildContext context) {} ``` 我们知道，在很多时候我们都需要使用这个`context` 做一些事，比如： ``` Theme.of(context) //获取主题 Navigator.push(context, route) //入栈新路由 Localizations.of(context, type) //获取Local context.size //获取上下文大小 context.findRenderObject() //查找当前或最近的一个祖先RenderObject ``` 那么BuildContext到底是什么呢，查看其定义，发现其是一个抽象接口类： ``` abstract class BuildContext { ... } ``` 那StatelessWidget和StatefulWidget的build方法传入的context对象是哪个实现了BuildContext的类。我们顺藤摸瓜，发现调用时发生在StatelessWidget和StatefulWidget对应的StatelessElement和StatefulElement的build方法中，以StatelessElement为例： ``` class StatelessElement extends ComponentElement { ... @override Widget build() => widget.build(this); ... } ``` 发现build传递的是this，很明显了，这个BuildContext很可能就是Element类，查看Element类定义，发现Element类果然实现了BuildContext接口: ``` class Element extends DiagnosticableTree implements BuildContext { ... } ``` 至此真相大白，BuildContext就是Widget对应的Element，所以我们可以通过context在StatelessWidget和StatefulWidget的build方法中直接访问Element对象。我们获取主题数据的代码`Theme.of(context)`内部正是调用了Element的`inheritFromWidgetOfExactType()`方法。 > 思考题：为什么build方法的参数不定义成Element对象，而要定义成BuildContext ? ### 进阶 我们可以看到Element是Flutter UI框架内部连接Widget和RenderObject的纽带，大多数时候开发者只需要关注Widget层即可，但是Widget层有时候并不能完全屏蔽Element细节，所以Framework在StatelessWidget和StatefulWidget中通过build方法参数将Element对象也传递给了开发者，这样便可以在需要时直接操作Element对象。那么现在笔者提两个问题，请读者先自己思考一下： 1. 如果没有Widget层，单靠Element层是否可以搭建起一个可用的UI框架？如果可以应该是什么样子？ 2. Flutter UI框架能不做成响应式吗？ 对于问题1，答案当然是肯定的，因为我们之前说过Widget树只是Element树的映射，我们完全可以直接通过Element来搭建一个UI框架。下面举一个例子： 我们通过纯粹的Element来模拟一个StatefulWidget的功能，假设有一个页面，该页面有一个按钮，按钮的文本是1-9 9个数，点击一次按钮，则对9个数随机排一次序，代码如下： ``` class HomeView extends ComponentElement{ HomeView(Widget widget) : super(widget); String text = "123456789"; @override Widget build() { Color primary=Theme.of(this).primaryColor; //1 return GestureDetector( child: Center( child: FlatButton( child: Text(text, style: TextStyle(color: primary),), onPressed: () { var t = text.split("")..shuffle(); text = t.join(); markNeedsBuild(); //点击后将该Element标记为dirty，Element将会rebuild }, ), ), ); } } ``` - 上面build方法不接收参数，这一点和在StatelessWidget和StatefulWidget中build(BuildContext)方法不同。代码中需要用到BuildContext的地方直接用`this`代替即可，如代码注释1处`Theme.of(this)`参数直接传`this`即可，因为当前对象本身就是Element实例。 - 当`text`发生改变时，我们调用`markNeedsBuild()`方法将当前Element标记为dirty即可，标记为dirty的Element会在下一帧中重建。实际上，`State.setState()`在内部也是调用的`markNeedsBuild()`方法。 - 上面代码中build方法返回的仍然是一个Widget，这是由于Flutter框架中已经有了Widget这一层，并且组件库都已经是以Widget的形式提供了，如果在Flutter框架中所有组件都像示例的HomeView一样以Element形式提供，那么就可以用纯Element来构建UI了，HomeView的build方法返回值类型就可以是Element了。 如果我们需要将上面代码在现有Flutter框架中跑起来，那么还是得提供一个”适配器“Widget将HomeView结合到现有框架中，下面CustomHome就相当于”适配器“： ``` class CustomHome extends Widget { @override Element createElement() { return HomeView(this); } } ``` 现在就可以将CustomHome添加到Widget树了，我们在一个新路由页创建它，最终效果如下：  点击按钮则按钮文本会随机排序。 对于问题2，答案当然也是肯定的，Flutter engine提供的dart API是原始且独立的，这个与操作系统提供的API类似，上层UI框架设计成什么样完全取决于设计者，完全可以将UI框架设计成Android风格或iOS风格，但这些事Google不会再去做，我们也没必要再去搞这一套，这是因为响应式的思想本身是很棒的，之所以提出这个问题，是因为笔者认为做与不做是一回事，但知道能不能做是另一回事，这能反映出我们对知识的掌握程度。 ### 总结 本节详细的介绍了Element的生命周期，以及它与Widget、BuildContext的关系，也介绍了Element在Flutter UI系统中的角色和作用，我们将在下一节介绍Flutter UI系统中另一个重要的角色RenderObject。