Flutter 学习计划 1. Flutter 简介与开发环境

一、 Flutter简介

Flutter 是 Google推出并开源的移动应用开发框架，主打跨平台、高保真、高性能。开发者可以通过 Dart语言开发 App，一套代码同时运行在 iOS 和 Android平台。 Flutter提供了丰富的组件、接口，开发者可以很快地为 Flutter添加 native扩展。同时 Flutter还使用 Native引擎渲染视图，这无疑能为用户提供良好的体验。

1. 跨平台自绘引擎

Flutter与用于构建移动应用程序的其它大多数框架不同，因为Flutter既不使用WebView，也不使用操作系统的原生控件。 相反，Flutter使用自己的高性能渲染引擎来绘制widget。这样不仅可以保证在Android和iOS上UI的一致性，而且也可以避免对原生控件依赖而带来的限制及高昂的维护成本。

Flutter使用Skia作为其2D渲染引擎，Skia是Google的一个2D图形处理函数库，包含字型、坐标转换，以及点阵图都有高效能且简洁的表现，Skia是跨平台的，并提供了非常友好的API，目前Google Chrome浏览器和Android均采用Skia作为其绘图引擎。

目前Flutter默认支持iOS、Android、Fuchsia（Google新的自研操作系统）三个移动平台。但Flutter亦可支持Web开发（Flutter for web）和PC开发，本书的示例和介绍主要是基于iOS和Android平台的，其它平台读者可以自行了解。

2. 高性能

Flutter高性能主要靠两点来保证，首先，Flutter APP采用Dart语言开发。Dart在 JIT（即时编译）模式下，速度与 JavaScript基本持平。但是 Dart支持 AOT，当以 AOT模式运行时，JavaScript便远远追不上了。速度的提升对高帧率下的视图数据计算很有帮助。其次，Flutter使用自己的渲染引擎来绘制UI，布局数据等由Dart语言直接控制，所以在布局过程中不需要像RN那样要在JavaScript和Native之间通信，这在一些滑动和拖动的场景下具有明显优势，因为在滑动和拖动过程往往都会引起布局发生变化，所以JavaScript需要和Native之间不停的同步布局信息，这和在浏览器中要JavaScript频繁操作DOM所带来的问题是相同的，都会带来比较可观的性能开销。

3. 采用Dart语言开发

这是一个很有意思，但也很有争议的问题，在了解Flutter为什么选择了 Dart而不是 JavaScript之前我们先来介绍两个概念：JIT和AOT。

目前，程序主要有两种运行方式：静态编译与动态解释。

静态编译的程序在执行前全部被翻译为机器码，通常将这种类型称为AOT （Ahead of time）即 “提前编译”；

而解释执行的则是一句一句边翻译边运行，通常将这种类型称为JIT（Just-in-time）即“即时编译”。

AOT程序的典型代表是用C/C++开发的应用，它们必须在执行前编译成机器码，而JIT的代表则非常多，如JavaScript、python等，事实上，所有脚本语言都支持JIT模式。

但需要注意的是JIT和AOT指的是程序运行方式，和编程语言并非强关联的，有些语言既可以以JIT方式运行也可以以AOT方式运行:

如Java、Python，它们可以在第一次执行时编译成中间字节码、然后在之后执行时可以直接执行字节码，也许有人会说，中间字节码并非机器码，在程序执行时仍然需要动态将字节码转为机器码，是的，这没有错，不过通常我们区分是否为AOT的标准就是看代码在执行之前是否需要编译，只要需要编译，无论其编译产物是字节码还是机器码，都属于AOT。

现在我们看看Flutter为什么选择Dart语言？笔者根据官方解释以及自己对Flutter的理解总结了以下几条（由于其它跨平台框架都将JavaScript作为其开发语言，所以主要将Dart和JavaScript做一个对比）：

3.1 开发效率高

Dart运行时和编译器支持Flutter的两个关键特性的组合：

基于JIT的快速开发周期: Flutter在开发阶段采用，采用JIT模式，这样就避免了每次改动都要进行编译，极大的节省了开发时间；

基于AOT的发布包: Flutter在发布时可以通过AOT生成高效的ARM代码以保证应用性能。而JavaScript则不具有这个能力。

3.2 高性能

Flutter旨在提供流畅、高保真的的UI体验。为了实现这一点，Flutter中需要能够在每个动画帧中运行大量的代码。这意味着需要一种既能提供高性能的语言，而不会出现会丢帧的周期性暂停，而Dart支持AOT，在这一点上可以做的比JavaScript更好。

3.3 快速内存分配

Flutter框架使用函数式流，这使得它在很大程度上依赖于底层的内存分配器。因此，拥有一个能够有效地处理琐碎任务的内存分配器将显得十分重要，在缺乏此功能的语言中，Flutter将无法有效地工作。当然Chrome V8的JavaScript引擎在内存分配上也已经做的很好，事实上Dart开发团队的很多成员都是来自Chrome团队的，所以在内存分配上Dart并不能作为超越JavaScript的优势，而对于Flutter来说，它需要这样的特性，而Dart也正好满足而已。

3.4 类型安全

由于Dart是类型安全的语言，支持静态类型检测，所以可以在编译前发现一些类型的错误，并排除潜在问题，这一点对于前端开发者来说可能会更具有吸引力。与之不同的，JavaScript是一个弱类型语言，也因此前端社区出现了很多给JavaScript代码添加静态类型检测的扩展语言和工具，如：微软的TypeScript以及Facebook的Flow。相比之下，Dart本身就支持静态类型，这是它的一个重要优势。

3.5 Dart团队就在你身边

看似不起眼，实则举足轻重。由于有Dart团队的积极投入，Flutter团队可以获得更多、更方便的支持，正如Flutter官网所述“我们正与Dart社区进行密切合作，以改进Dart在Flutter中的使用。例如，当我们最初采用Dart时，该语言并没有提供生成原生二进制文件的工具链（这对于实现可预测的高性能具有很大的帮助），但是现在它实现了，因为Dart团队专门为Flutter构建了它。同样，Dart VM之前已经针对吞吐量进行了优化，但团队现在正在优化VM的延迟时间，这对于Flutter的工作负载更为重要。”

二、 Flutter框架结构

我们先对Flutter的框架做一个整体介绍，旨在让读者心中有一个整体的印象，这对初学者来说非常重要。如果一下子便深入到Flutter中，就会像是一个在沙漠中没有地图的人，即使可以找到一个绿洲，但是他也不会知道下一个绿洲在哪。因此，无论学什么技术，都要先有一张清晰的“地图”，而我们的学习过程就是“按图索骥”，这样我们才不会陷于细节而“目无全牛”。言归正传，我们看一下Flutter官方提供的Flutter框架图，如图1所示：

1. Flutter Framework

这是一个纯 Dart实现的 SDK，它实现了一套基础库，自底向上，我们来简单介绍一下：

• 底下两层（Foundation和Animation、Painting、Gestures）在Google的一些视频中被合并为一个dart UI层，对应的是Flutter中的dart:ui包，它是Flutter引擎暴露的底层UI库，提供动画、手势及绘制能力。

• Rendering层，这一层是一个抽象的布局层，它依赖于dart UI层，Rendering层会构建一个UI树，当UI树有变化时，会计算出有变化的部分，然后更新UI树，最终将UI树绘制到屏幕上，这个过程类似于React中的虚拟DOM。Rendering层可以说是Flutter UI框架最核心的部分，它除了确定每个UI元素的位置、大小之外还要进行坐标变换、绘制(调用底层dart:ui)。

• Widgets层是Flutter提供的的一套基础组件库，在基础组件库之上，Flutter还提供了 Material 和Cupertino两种视觉风格的组件库。而我们Flutter开发的大多数场景，只是和这两层打交道。

2. Flutter Engine

这是一个纯 C++实现的 SDK，其中包括了 Skia引擎、Dart运行时、文字排版引擎等。在代码调用 dart:ui库时，调用最终会走到Engine层，然后实现真正的绘制逻辑。

三、 搭建Flutter开发环境

由于Flutter会同时构建Android和IOS两个平台的发布包，所以Flutter同时依赖Android SDK和iOS SDK，在安装Flutter时也需要安装相应平台的构建工具和SDK。下面我们分别介绍一下Windows和macOS下的环境搭建。

1. 在Windows上搭建Flutter开发环境

1.1 系统要求

要安装并运行Flutter，您的开发环境必须满足以下最低要求:

• 操作系统: Windows 7 或更高版本 (64-bit)

• 磁盘空间: 400 MB (不包括Android Studio的磁盘空间).

• 工具: Flutter 依赖下面这些命令行工具.

  • PowerShell 5.0 或更新的版本

  • Git for Windows (Git命令行工具)；

1.2 获取Flutter SDK

去flutter官网下载其最新可用的安装包，下载地址：https://flutter.dev/docs/development/tools/sdk/releases

注意，Flutter的版本会不停变动，请以Flutter官网为准。另外，在中国大陆地区，要想正常获取安装包列表或下载安装包，可能需要代理，读者也可以去Flutter github项目下去下载安装包。
地址：https://github.com/flutter/flutter/releases 。

• 将安装包zip解压到你想安装Flutter SDK的路径（如：C:\src\flutter；注意，不要将flutter安装到需要一些高权限的路径如C:\Program Files\）。

• 在Flutter安装目录的flutter文件下找到flutter_console.bat，双击运行并启动flutter命令行，接下来，你就可以在Flutter命令行运行flutter命令了。

1.3 更新环境变量

如果你想在Windows系统自带命令行运行flutter命令，需要添加以下环境变量到用户PATH：

• 转到 “控制面板>用户帐户>用户帐户>更改我的环境变量”
• 在“用户变量”下检查是否有名为“Path”的条目:
  • 如果该条目存在， 追加 flutter\bin的全路径，使用 ; 作为分隔符.
  • 如果该条目不存在，创建一个新用户变量 Path ，然后将 flutter\bin 的全路径作为它的值.

重启Windows以应用此更改.

1.4 运行 flutter doctor命令

在Flutter命令行运行如下命令来查看是否还需要安装其它依赖，如果需要，安装它们：

flutter doctor

该命令检查你的环境并在命令行窗口中显示报告。Dart SDK已经在打包在Flutter SDK里了，没有必要单独安装Dart。 仔细检查命令行输出以获取可能需要安装的其他软件或进一步需要执行的任务。

例如：

[-] Android toolchain - develop for Android devices
    • Android SDK at D:\Android\sdk
    ✗ Android SDK is missing command line tools; download from https://goo.gl/XxQghQ
    • Try re-installing or updating your Android SDK,
      visit https://flutter.io/setup/#android-setup for detailed instructions.

第一次运行flutter命令（如flutter doctor）时，它会下载它自己的依赖项并自行编译。以后再运行就会快得多。缺失的依赖需要安装一下，安装完成后再运行flutter doctor命令来验证是否安装成功。

1.5 Android设置

Flutter依赖于Android Studio的全量安装。Android Studio不仅可以管理Android 平台依赖、SDK版本等，而且它也是Flutter开发推荐的IDE之一（当然，你也可以使用其它编辑器或IDE，我们将会在后面讨论）。

安装Android Studio

• 下载并安装 Android Studio，下载地址：https://developer.android.com/studio/index.html 。
• 启动Android Studio，然后执行“Android Studio安装向导”。这将安装最新的Android SDK、Android SDK平台工具和Android SDK构建工具，这些是用Flutter进行Android开发所需要的。

2. 在macOS上搭建Flutter开发环境

在masOS下可以同时进行Android和iOS设备的测试。

1.1 系统要求

要安装并运行Flutter，您的开发环境必须满足以下最低要求:

• 操作系统: macOS (64-bit)
• 磁盘空间: 700 MB (不包括Xcode或Android Studio的磁盘空间）.
• 工具: Flutter 依赖下面这些命令行工具.
  • bash、mkdir、rm、git、curl、unzip、which

1.2 获取Flutter SDK

1. 去flutter官网下载其最新可用的安装包，官网地址：https://flutter.io/sdk-archive/#macos

   注意，Flutter的渠道版本会不停变动，请以Flutter官网为准。另外，在中国大陆地区，要想正常获取安装包列表或下载安装包，可能需要翻墙，读者也可以去Flutter github项目下去下载安装包，地址：https://github.com/flutter/flutter/releases 。

2. 解压安装包到你想安装的目录，如：

   cd ~/development
   unzip ~/Downloads/flutter_macos_v0.5.1-beta.zip

3. 添加flutter相关工具到path中：

   export PATH=`pwd`/flutter/bin:$PATH

   此代码只能暂时针对当前命令行窗口设置PATH环境变量，要想永久将Flutter添加到PATH中请参考下面更新环境变量 部分。

1.3 运行 flutter doctor命令

这一步和Windows下步骤一致

1.4 更新环境变量

将Flutter添加到PATH中，可以在任何终端会话中运行flutter命令。

对于所有终端会话永久修改此变量的步骤是和特定计算机系统相关的。通常，您会在打开新窗口时将设置环境变量的命令添加到执行的文件中。例如

1. 确定您Flutter SDK的目录记为“FLUTTER_INSTALL_PATH”，您将在步骤3中用到。

2. 打开(或创建) $HOME/.bash_profile。文件路径和文件名可能在你的电脑上不同.

3. 添加以下路径:

   export PATH=[FLUTTER_INSTALL_PATH]/flutter/bin:$PATH

   例如Flutter 安装目录是“~/code/flutter_dir”，那么代码为：

   export PATH=~/code/flutter_dir/flutter/bin:$PATH

4. 运行 source $HOME/.bash_profile 刷新当前终端窗口。

   注意: 如果你使用终端是zsh，终端启动时 ~/.bash_profile 将不会被加载，解决办法就是修改 ～/.zshrc ，在其中添加：source ～/.bash_profile

5. 验证“flutter/bin”是否已在PATH中：

   echo $PATH

1.5 安装 Xcode

要为iOS开发Flutter应用程序，您需要Xcode 9.0或更高版本:

1. 安装Xcode 9.0或更新版本(通过链接下载或苹果应用商店).
2. 配置Xcode命令行工具以使用新安装的Xcode版本 sudo xcode-select –switch /Applications/Xcode.app/Contents/Developer 对于大多数情况，当您想要使用最新版本的Xcode时，这是正确的路径。如果您需要使用不同的版本，请指定相应路径。
3. 确保Xcode许可协议是通过打开一次Xcode或通过命令sudo xcodebuild -license同意过了.

使用Xcode，您可以在iOS设备或模拟器上运行Flutter应用程序。

1.6 安装Android Studio

和Window一样，要在Android设备上构建并运行Flutter程序都需要先安装Android Studio，读者可以先自行下载并安装Android Studio，在此不再赘述。

3. 升级 Flutter

升级Flutter SDK和依赖包

要升级flutter sdk，只需一句命令：

flutter upgrade

该命令会同时更新Flutter SDK和你的flutter项目依赖包。如果你只想更新项目依赖包（不包括Flutter SDK），可以使用如下命令：

• flutter packages get获取项目所有的依赖包。
• flutter packages upgrade 获取项目所有依赖包的最新版本。