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本篇将解析 Flutter 中自定义布局的原理，并带你深入实战自定义布局的流程，利用两种自定义布局的实现方式，完成如下图所示的界面效果，看完这一篇你将可以更轻松的对 Flutter 为所欲为。

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## 一、前言

在之前的篇章我们讲过 `Widget` 、`Element` 和 `RenderObject` 之间的关系，所谓的 **自定义布局，事实上就是自定义 `RenderObject` 内 `child` 的大小和位置** ，而在这点上和其他框架不同的是，在 Flutter 中布局的核心并不是嵌套堆叠，**Flutter 布局的核心是在于 `Canvas`** ，我们所使用的 `Widget` ，仅仅是为了简化  `RenderObject` 的操作。

> 在[《九、 深入绘制原理》的测试绘制](https://juejin.im/post/5ca0e0aff265da309728659a#heading-1) 中我们知道， 对于 Flutter 而言，整个屏幕都是一块画布，我们通过各种 `Offset` 和 `Rect` 确定了位置，然后通过 `Canvas` 绘制 UI，而整个屏幕区域都是绘制目标，如果在 `child` 中我们 “不按照套路出牌” ，我们甚至可以不管 `parent` 的大小和位置随意绘制。


## 二、MultiChildRenderObjectWidget

了解基本概念后，我们知道 **自定义 `Widget` 布局的核心在于自定义 `RenderObject`** ，而在官方默认提供的布局控件里，大部分的布局控件都是通过继承 `MultiChildRenderObjectWidget` 实现，那么一般情况下自定义布局时，我们需要做什么呢？


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如上图所示，一般情况下实现自定义布局，**我们会通过继承 `MultiChildRenderObjectWidget` 和 `RenderBox` 这两个 `abstract` 类实现，而 `MultiChildRenderObjectElement` 则负责关联起它们，** 除了此之外，还有有几个关键的类
： **`ContainerRenderObjectMixin` 、 `RenderBoxContainerDefaultsMixin` 和  `ContainerBoxParentData` 。**  

`RenderBox` 我们知道是 `RenderObject` 的子类封装，也是我们自定义 `RenderObject` 时经常需要继承的，那么其他的类分别是什么含义呢？

#### 1、ContainerRenderObjectMixin

故名思义，这是一个 `mixin` 类，`ContainerRenderObjectMixin` 的作用，**主要是维护提供了一个双链表的 children `RenderObject` 。** 

通过在  `RenderBox` 里混入 `ContainerRenderObjectMixin` ， 我们就可以得到一个双链表的 children ，方便在我们布局时，**可以正向或者反向去获取和管理 `RenderObject` 们 。**


#### 2、RenderBoxContainerDefaultsMixin

`RenderBoxContainerDefaultsMixin` 主要是对 `ContainerRenderObjectMixin` 的拓展，是对 `ContainerRenderObjectMixin`  内的 children 提供常用的默认行为和管理，接口如下所示：

```
	/// 计算返回第一个 child 的基线 ，常用于 child 的位置顺序有关
	double defaultComputeDistanceToFirstActualBaseline(TextBaseline baseline)
	
	/// 计算返回所有 child 中最小的基线，常用于 child 的位置顺序无关
	double defaultComputeDistanceToHighestActualBaseline(TextBaseline baseline)
	
	/// 触摸碰撞测试
	bool defaultHitTestChildren(BoxHitTestResult result, { Offset position })
	
	/// 默认绘制
	void defaultPaint(PaintingContext context, Offset offset)
	
	/// 以数组方式返回 child 链表
	List<ChildType> getChildrenAsList()

```

#### 3、ContainerBoxParentData

`ContainerBoxParentData ` 是 `BoxParentData` 的子类，主要是关联了 `ContainerDefaultsMixin` 和 `BoxParentData` ，**`BoxParentData` 是 `RenderBox` 绘制时所需的位置类。**

通过 `ContainerBoxParentData`  ，我们可以将 `RenderBox` 需要的 `BoxParentData` 和上面的 `ContainerParentDataMixin` 组合起来，**事实上我们得到的 children 双链表就是以 `ParentData` 的形式呈现出来的。**

```
abstract class ContainerBoxParentData<ChildType extends RenderObject> extends BoxParentData with ContainerParentDataMixin<ChildType> { }
```


#### 4、MultiChildRenderObjectWidget

`MultiChildRenderObjectWidget` 的实现很简单 ，它仅仅只是继承了 `RenderObjectWidget`，然后提供了 `children` 数组，并创建了 `MultiChildRenderObjectElement`。


> 上面的 `RenderObjectWidget` 顾名思义，它是提供 `RenderObject` 的 `Widget` ，那有不存在 `RenderObject` 的 `Widget` 吗？
>
> 有的，比如我们常见的 `StatefulWidget` 、 `StatelessWidget` 、 `Container` 等，它们的 `Element` 都是 `ComponentElement` ， `ComponentElement` 仅仅起到容器的作用，而它的 `get renderObject ` 需要来自它的 `child` 。


#### 5、MultiChildRenderObjectElement

前面的篇章我们说过 `Element` 是 `BuildContext` 的实现， 内部一般持有 `Widget` 、`RenderObject` 并作为二者沟通的桥梁，那么 `MultiChildRenderObjectElement` 就是我们自定义布局时的桥梁了， 如下代码所示，`MultiChildRenderObjectElement` 主要实现了如下接口，其主要功能是对内部 `children` 的 `RenderObject` ，实现了插入、移除、访问、更新等逻辑：

```
	/// 下面三个方法都是利用 ContainerRenderObjectMixin 的 insert/move/remove 去操作
	/// ContainerRenderObjectMixin<RenderObject, ContainerParentDataMixin<RenderObject> 
	void insertChildRenderObject(RenderObject child, Element slot) 
	void moveChildRenderObject(RenderObject child, dynamic slot)         
	void removeChildRenderObject(RenderObject child)
	
	/// visitChildren 是通过 Element 中的 ElementVisitor 去迭代的
	/// 一般在 RenderObject get renderObject 会调用
	void visitChildren(ElementVisitor visitor)
	
	/// 添加忽略child _forgottenChildren.add(child);
	void forgetChild(Element child) 
	
	/// 通过 inflateWidget ， 把 children 中 List<Widget> 对应的 List<Element>
	void mount(Element parent, dynamic newSlot)
	
	/// 通过 updateChildren 方法去更新得到  List<Element>
	void update(MultiChildRenderObjectWidget newWidget)
	
```

所以 `MultiChildRenderObjectElement` 利用 `ContainerRenderObjectMixin` 最终将我们自定义的 `RenderBox` 和 `Widget` 关联起来。

#### 6、自定义流程

**上述主要描述了  `MultiChildRenderObjectWidget` 、 `MultiChildRenderObjectElement` 和其他三个辅助类`ContainerRenderObjectMixin` 、 `RenderBoxContainerDefaultsMixin` 和  `ContainerBoxParentData` 之间的关系。**

**了解几个关键类之后，我们看一般情况下，实现自定义布局的简化流程是：**

- 1、自定义 `ParentData` 继承 `ContainerBoxParentData` 。
- 2、继承 `RenderBox` ，同时混入 `ContainerRenderObjectMixin` 和 `RenderBoxContainerDefaultsMixin` 实现自定义`RenderObject` 。
- 3、继承 `MultiChildRenderObjectWidget`，实现 `createRenderObject` 和 `updateRenderObject` 方法，关联我们自定义的 `RenderBox `。
- 4、override `RenderBox` 的 `performLayout` 和 `setupParentData` 方法，实现自定义布局。

**当然我们可以利用官方的 `CustomMultiChildLayout` 实现自定义布局，这个后面也会讲到，现在让我们先从基础开始，** 而上述流程中混入的 `ContainerRenderObjectMixin` 和 `RenderBoxContainerDefaultsMixin` ，在 `RenderFlex` 、`RenderWrap` 、`RenderStack` 等官方实现的布局里，也都会混入它们。

## 三、自定义布局

**自定义布局就是在 `performLayout` 中实现的 `child.layout` 大小和   `child.ParentData.offset` 位置的赋值。**

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首先我们要实现类似如图效果，我们需要自定义 `RenderCloudParentData` 继承 `ContainerBoxParentData` ，用于记录宽高和内容区域 ：

```
class RenderCloudParentData extends ContainerBoxParentData<RenderBox> {
  double width;
  double height;

  Rect get content => Rect.fromLTWH(
        offset.dx,
        offset.dy,
        width,
        height,
      );
}

```

然后自定义 `RenderCloudWidget` 继承 `RenderBox` ，并混入 `ContainerRenderObjectMixin` 和 `RenderBoxContainerDefaultsMixin`  实现 `RenderBox` 自定义的简化。


```
class RenderCloudWidget extends RenderBox
    with
        ContainerRenderObjectMixin<RenderBox, RenderCloudParentData>,
        RenderBoxContainerDefaultsMixin<RenderBox, RenderCloudParentData> {
  RenderCloudWidget({
    List<RenderBox> children,
    Overflow overflow = Overflow.visible,
    double ratio,
  })  : _ratio = ratio,
        _overflow = overflow {
   ///添加所有 child 
    addAll(children);
  }
```

如下代码所示，接下来主要看 `RenderCloudWidget ` 中`override performLayout` 中的实现，这里我们只放关键代码：

- 1、我们首先拿到 `ContainerRenderObjectMixin` 链表中的  `firstChild` ，然后从头到位读取整个链表。
- 2、对于每个 child 首先通过 `child.layout` 设置他们的大小，然后记录下大小之后。
- 3、以容器控件的中心为起点，从内到外设置布局，这是设置的时候，需要通过记录的 `Rect` 判断是否会重复，每次布局都需要计算位置，直到当前 child 不在重复区域内。
- 4、得到最终布局内大小，然后设置整体居中。
	
```
///设置为我们的数据
@override
void setupParentData(RenderBox child) {
  if (child.parentData is! RenderCloudParentData)
    child.parentData = RenderCloudParentData();
}

@override
  void performLayout() {
    ///默认不需要裁剪
    _needClip = false;

    ///没有 childCount 不玩
    if (childCount == 0) {
      size = constraints.smallest;
      return;
    }

    ///初始化区域
    var recordRect = Rect.zero;
    var previousChildRect = Rect.zero;

    RenderBox child = firstChild;

    while (child != null) {
      var curIndex = -1;

      ///提出数据
      final RenderCloudParentData childParentData = child.parentData;

      child.layout(constraints, parentUsesSize: true);

      var childSize = child.size;

      ///记录大小
      childParentData.width = childSize.width;
      childParentData.height = childSize.height;

      do {
        ///设置 xy 轴的比例
        var rX = ratio >= 1 ? ratio : 1.0;
        var rY = ratio <= 1 ? ratio : 1.0;

        ///调整位置
        var step = 0.02 * _mathPi;
        var rotation = 0.0;
        var angle = curIndex * step;
        var angleRadius = 5 + 5 * angle;
        var x = rX * angleRadius * math.cos(angle + rotation);
        var y = rY * angleRadius * math.sin(angle + rotation);
        var position = Offset(x, y);

        ///计算得到绝对偏移
        var childOffset = position - Alignment.center.alongSize(childSize);

        ++curIndex;

        ///设置为遏制
        childParentData.offset = childOffset;

        ///判处是否交叠
      } while (overlaps(childParentData));

      ///记录区域
      previousChildRect = childParentData.content;
      recordRect = recordRect.expandToInclude(previousChildRect);

      ///下一个
      child = childParentData.nextSibling;
    }

    ///调整布局大小
    size = constraints
        .tighten(
          height: recordRect.height,
          width: recordRect.width,
        )
        .smallest;

    ///居中
    var contentCenter = size.center(Offset.zero);
    var recordRectCenter = recordRect.center;
    var transCenter = contentCenter - recordRectCenter;
    child = firstChild;
    while (child != null) {
      final RenderCloudParentData childParentData = child.parentData;
      childParentData.offset += transCenter;
      child = childParentData.nextSibling;
    }

    ///超过了嘛？
    _needClip =
        size.width < recordRect.width || size.height < recordRect.height;
  }
```

**其实看完代码可以发现，关键就在于你怎么设置 `child.parentData` 的 `offset` ，来控制其位置。** 

最后通过 `CloudWidget` 加载我们的 `RenderCloudWidget` 即可， 当然完整代码还需要结合 `FittedBox` 与 `RotatedBox` 简化完成，具体可见 ：[GSYFlutterDemo](https://github.com/CarGuo/GSYFlutterDemo/tree/master/lib/widget/cloud)
	
```
class CloudWidget extends MultiChildRenderObjectWidget {
  final Overflow overflow;
  final double ratio;

  CloudWidget({
    Key key,
    this.ratio = 1,
    this.overflow = Overflow.clip,
    List<Widget> children = const <Widget>[],
  }) : super(key: key, children: children);

  @override
  RenderObject createRenderObject(BuildContext context) {
    return RenderCloudWidget(
      ratio: ratio,
      overflow: overflow,
    );
  }

  @override
  void updateRenderObject(
      BuildContext context, RenderCloudWidget renderObject) {
    renderObject
      ..ratio = ratio
      ..overflow = overflow;
  }
}
```

**最后我们总结，实现自定义布局的流程就是，实现自定义 `RenderBox`  中 `performLayout ` child 的 `offset` 。**

## 四、CustomMultiChildLayout

`CustomMultiChildLayout` 是 Flutter 为我们封装的简化自定义布局实现，**它的内部同样是通过 `MultiChildRenderObjectWidget` 实现，但是它为我们封装了 `RenderCustomMultiChildLayoutBox` 和 `MultiChildLayoutParentData` ，并通过 `MultiChildLayoutDelegate` 暴露出需要自定义的地方。**


![](http://img.cdn.guoshuyu.cn/20190702_Flutter-16/image4)


使用 `CustomMultiChildLayout` 你只需要继承 `MultiChildLayoutDelegate` ，并实现如下方法即可：

```
  
  void performLayout(Size size);

  bool shouldRelayout(covariant MultiChildLayoutDelegate oldDelegate);

```

通过继承 `MultiChildLayoutDelegate`，并且实现 `performLayout` 方法，我们可以快速自定义我们需要的控件，当然便捷的封装也代表了灵活性的丧失，可以看到 `performLayout` 方法中只有布局自身的 `Size` 参数，所以完成上图需求时，**我们还需要 child 的大小和位置** ，也就是 `childSize` 和 `childId` 。


`childSize`  相信大家都能故名思义，那 `childId` 是什么呢？

这就要从 `MultiChildLayoutDelegate` 的实现说起，**在 `MultiChildLayoutDelegate` 内部会有一个 ` Map<Object, RenderBox> _idToChild;` 对象，这个 `Map` 对象保存着 `Object id` 和  `RenderBox` 的映射关系，而在 `MultiChildLayoutDelegate` 中获取 `RenderBox` 都需要通过 `id` 获取。** 

`_idToChild` 这个 `Map` 是在  `RenderBox performLayout` 时，在 `delegate._callPerformLayout` 方法内创建的，创建后所用的 `id` 为 `MultiChildLayoutParentData` 中的 id， **而 `MultiChildLayoutParentData` 的 id ，可以通过 `LayoutId` 嵌套时自定义指定赋值。**

而完成上述布局，我们需要知道每个 child 的 index ，所以我们可以把 index 作为 id 设置给每个 child 的 `LayoutId`  。

**所以我们可以通过 `LayoutId` 指定 id 为数字 index ， 同时告知 delegate ，这样我们就知道 child 顺序和位置啦。**

> 这个 id 是 `Object` 类型 ，所以你懂得，你可以赋予很多属性进去。

如下代码所示，这样在自定义的 `CircleLayoutDelegate` 中，就知道每个控件的 `index` 位置，也就是知道了，圆形布局中每个 item 需要的位置。

我们只需要通过 `index` ，计算出 child 所在的角度，然后利用 `layoutChild` 和 `positionChild` 对每个item进行布局即可，完整代码:[GSYFlutterDemo](https://github.com/CarGuo/GSYFlutterDemo/blob/master/lib/widget/custom_multi_render_demo_page.dart)


```
///自定义实现圆形布局
class CircleLayoutDelegate extends MultiChildLayoutDelegate {
  final List<String> customLayoutId;

  final Offset center;

  Size childSize;

  CircleLayoutDelegate(this.customLayoutId,
      {this.center = Offset.zero, this.childSize});

  @override
  void performLayout(Size size) {
    for (var item in customLayoutId) {
      if (hasChild(item)) {
        double r = 100;

        int index = int.parse(item);

        double step = 360 / customLayoutId.length;

        double hd = (2 * math.pi / 360) * step * index;

        var x = center.dx + math.sin(hd) * r;

        var y = center.dy - math.cos(hd) * r;

        childSize ??= Size(size.width / customLayoutId.length,
            size.height / customLayoutId.length);

        ///设置 child 大小
        layoutChild(item, BoxConstraints.loose(childSize));

        final double centerX = childSize.width / 2.0;

        final double centerY = childSize.height / 2.0;

        var result = new Offset(x - centerX, y - centerY);

        ///设置 child 位置
        positionChild(item, result);
      }
    }
  }

  @override
  bool shouldRelayout(MultiChildLayoutDelegate oldDelegate) => false;
}
```

总的来说，第二种实现方式相对简单，但是也丧失了一定的灵活性，可自定义控制程度更低，但是也更加规范与间接，同时我们自己实现 `RenderBox` 时，也可以用类似的 delegate 的方式做二次封装，这样的自定义布局会更行规范可控。


> 自此，第十六篇终于结束了！(///▽///)

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* **开源 Flutter 完整项目：https://github.com/CarGuo/GSYGithubAppFlutter**
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