Compose知识分享

前言

"Jetpack Compose 是一个适用于 Android 的新式声明性界面工具包。Compose 提供声明性 API，让您可在不以命令方式改变前端视图的情况下呈现应用界面，从而使编写和维护应用界面变得更加容易。"

以上是Compose官网中对于Compose这套全新的Android UI库的介绍，Compose的到来为Android引入了声明式、响应式的全新开发方式，直接以函数调用的形式使用组件，取代了原先冗长的Activity定义以及.xml文件编写；这一点也是当前TDF团队Kuikly框架同样所具备的能力，给予声明式、响应式的特性加速用户开发，并且Kuikly直接复用了Android的view体系，与Compose以全新的Composable以及Compose树而言，一定程度上可以加速新用户对于底层的理解。

Compose执行生命周期

我们继续Compose，Compose在声明式函数的基础上，引入了重组的能力，结合后续的度量策略，Compose UI在发生变化时，会被系统的快照系统SnapManager监测到，并使用协程管道的方式获取信息，然后执行重组动作，重组动作会对状态变更的UI元素进行重新渲染，而不修改状态未改变的其余UI元素。

Compose程序的执行之后，一直到页面渲染出结果以及后续的持续UI变更，共可以分为4个阶段，分别是"组合 --> 布局 --> 渲染 <--> 重组"；

组合阶段

"在组合阶段，Compose 运行时会执行可组合函数，并输出一个表示界面的树结构。这个界面树由包含下一阶段所需的所有信息的布局节点"（官方文档）

因此我们不难理解，Compose仍然是采用了树型结构作为UI加载、布局、渲染的底层结构，但是有所变更的是如今的Compose树的节点类型为ComposeUiNode，在组件树真正开始被载入时会变成LayoutNode类型的节点。LayoutNode是ComposeUiNode的子类，其继承了ComposeUiNode中所有组件设置的属性。对应的Row、Image、Column以及Text组件所形成的LayoutNode树显示如下：

因此我们可以明确了第一点，即组合阶段就是产生所有组件的LayoutNode树，为后续布局阶段提供遍历的内容。

结合源码我们梳理了组合阶段的执行流程，显示如下：

相关源码展示如下，setContent中内部的函数调用在此不做展示；可以结合流程图去检索源码即可了解其中的调用链。

Kotlin 复制代码

private object TutorialSnippet1 {

    class MainActivity : AppCompatActivity() {

        override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {

            super.onCreate(savedInstanceState)

            setContent {

                Text("Hello world!")

            }

        }

    }

}



public fun ComponentActivity.setContent(

    parent: CompositionContext? = null,

    content: @Composable () -> Unit

) {

    val existingComposeView = window.decorView

        .findViewById<ViewGroup>(android.R.id.content)

        .getChildAt(0) as? ComposeView



    if (existingComposeView != null) with(existingComposeView) {

        setParentCompositionContext(parent)

        setContent(content)

    } else ComposeView(this).apply {

        // Set content and parent **before** setContentView

        // to have ComposeView create the composition on attach

        setParentCompositionContext(parent)

        setContent(content)

        // Set the view tree owners before setting the content view so that the inflation process

        // and attach listeners will see them already present

        setOwners()

        setContentView(this, DefaultActivityContentLayoutParams)

    }

}

布局阶段

在布局阶段，Compose 会使用在组合阶段生成的界面树作为输入，计算每个布局节点在界面树中的测量和放置位置，此过程中将遍历每个LayoutNode节点执行子节点测量、自我测量以及放置子节点三个过程。

以上图的LayoutNode节点树为例，此过程可描述为：

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1、Row 测量其子项 Image 和 Column。 2、系统测量了 Image。它没有任何子元素，因此它决定自己的尺寸，并将尺寸报告给 Row。 3、接下来测量 Column。它会测量自己的子项（两个 Text 可组合项）。 4、系统将测量第一个 Text。由于没有任何子元素，因此它决定自己的尺寸，并将其尺寸报告给 Column。系统测量第二个 Text。由于没有任何子元素，因此它决定并将其报告给 Column。 5、Column 使用子测量值来确定自己的尺寸。它使用最大子元素宽度及其子元素高度之和。 6、Column 会相对于自身放置其子项，并将其置于子项下方相互垂直 7、Row 使用子测量值来确定自己的尺寸。它使用子元素的最大高度及其子元素宽度之和。然后子项。 |

采用深度遍历的方式执行LayoutNode树的遍历，基于constrains约束，树上每个组件所在的位置在遍历完成后都将计算完成，即完成布局阶段，等待后续的渲染阶段。

而布局阶段中，Modifier类已经开始在遍历的时候就被加载，并在宽高计算时被认为是待度量的因素。具体各组件的度量策略我附上一张表格。

!!! 目前核心关心的是Modifier 属性是怎么被加载的？

① 组成Modifier链

Kotlin 复制代码

Surface(

        modifier = Modifier
            .size(200.dp) // 设置组件大小
            .background(Color.LightGray) // 设置背景颜色
            .offset(x = 10.dp, y = 20.dp) // 设置偏移量

    ) {

        Text(
            text = "Hello, Jetpack Compose!",
            fontSize = 20.sp,
            color = Color.Black,
            modifier = Modifier.padding(8.dp) // 内部文本的额外内边距
        )

    }

以此代码为例，Surface 组件使用Modifier 伴生对象基于链式调用的方式声明了多个属性，也正如此Modifier 是Compose 中修饰 UI 组件的关键数据结构。

Kotlin 复制代码

interface Modifier {

    fun <R> foldIn(initial: R, operation: (R, Element) -> R): R
    fun <R> foldOut(initial: R, operation: (Element, R) -> R): R
    fun any(predicate: (Element) -> Boolean): Boolean
    fun all(predicate: (Element) -> Boolean): Boolean
    infix fun then(other: Modifier): Modifier = ...
    interface Element : Modifier {

        ...

    }

    companion object : Modifier {

        ...

    }

}

Modifier 接口有三个直接实现类或接口：伴生对象 Modifier 、内部子接口Modifier.Element 、CombinedModifier 。

伴生对象 Modifier ：最常用的 Modifier ， 即在代码中使用 Modifier.xxx() ；
内部子接口 Modifier.Element ：当我们使用Modifier.xxx() 时，其内部实际会创建一个Modifier 实例。如使用 Modifier.size(100.dp) 时，内部会创建一个 SizeModifier 实例；

其背后的继承关系是

而类似LayoutModifier 的中间类显示如下，不同的中间Modifier.Element 子类将使得Modifier 链建立时使用CombinedModifier 来链接；

② Modifier 链的构建过程

then()

size 属性定义时建立的SizeModifier 实例被当作参数传入 then() 方法中。而这个 then() 方法就是 Modifier 间相互连接的关键方法。

Kotlin 复制代码

Modifier.size(100.dp)


fun Modifier.size(size: Dp) = this.then( // 关键方法

    SizeModifier(
        ...
    )

)

// 返回待连接的Modifier

companion object : Modifier {

    ...

    override infix fun then(other: Modifier): Modifier = other

}

继续链式调用后续属性，BackGround, padding

Kotlin 复制代码

Modifier
    .size(100.dp)
    .background(Color.Red)

fun Modifier.background(
    color: Color,
    shape: Shape = RectangleShape
) = this.then( // 当前 this 指向 SizeModifier 实例
    Background(
        ...
    )

)

而此时Modifier 链也将引入新的类型CombinedModifier 来链接所对应的中间Modifier.Element 子类不一致时的Modifier

Kotlin 复制代码

interface Modifier {

    infix fun then(other: Modifier): Modifier =
    if (other === Modifier) this else CombinedModifier(this, other)

}


class CombinedModifier(
    private val outer: Modifier,
    private val inner: Modifier

) : Modifier

形成以下的样式

所有属性全部上链会形成

至此Modifier 链已经构建完成，而在LayoutNode 遍历时会基于nodes 属性访问管理Modifier 链的Nodechain 类；

Kotlin 复制代码

internal val nodes = NodeChain(this)

而辅助遍历时的数据结构是

Kotlin 复制代码

internal val innerCoordinator: NodeCoordinator
    get() = nodes.innerCoordinator


internal val layoutDelegate = LayoutNodeLayoutDelegate(this)    

internal val outerCoordinator: NodeCoordinator
    get() = nodes.outerCoordinator

innerCoordinator是指最内层的协调器，直接与LayoutNode关联，负责处理Modifier链的内部操作，包括处理内部Modifier、管理LayoutNode子LayoutNode，协助他们的度量工作以及传递事件；

outerCoordinator是指最外层的协调器，负责处理Modifier链的外部操作，包括处理外部Modifier，协调Modifier的调用顺序以及管理LayoutNode父节点；

其中内部Modifier和外部Modifier的分辨规则是：

内部 Modifier 是指那些主要影响组件的布局和测量的修饰符。这些修饰符通常在LayoutNode的内部进行操作，改变组件的尺寸、位置和布局行为。( padding, size, fillMaxWidth / fillMaxHeight, wrapContentSize, aspectRatio, weight)
外部 Modifier 是指那些主要影响组件的绘制和偏移的修饰符。这些修饰符通常在LayoutNode的外部进行操作，改变组件的外观、透明度和位置偏移等。( background, border, offset, alpha, clip, shadow);

而其中访问Modifier链的过程将基于foldin与foldout方法取到Modifier上所有的设置信息，从而将外部 or 内部属性的定义值反馈到当前LayoutNode的width, height上，并最后在父节点的constrains限制下输出最大的width和height；

Kotlin 复制代码

fun <R> foldIn(initial: R, operation: (R, Element) -> R): R
// foldIn()： 正向遍历 Modifier 链，SizeModifier-> Background -> PaddingModifier


fun <R> foldOut(initial: R, operation: (Element, R) -> R): R
// foldOut()： 反向遍历 Modifier 链, PaddingModifier -> Background ->SizeModifier

绘制阶段

绘制代码期间的状态读取会影响绘制阶段。常见示例包括 Canvas()、Modifier.drawBehind 和 Modifier.drawWithContent。

Modifier知识补充

Compose UI 组件 Modifier 子类类图

Compose 常用UI 组件 LayoutNode 、Modifier 、MeasurePolicy 汇总