Flutter 滚动布局：sliver模型

一、滚动布局

Flutter中可滚动布局基本都来自Sliver模型，原理和安卓传统UI的ListView、RecyclerView类似，滚动布局里面的每个子组件的样式往往是相同的，由于组件占用内存较大，所以在内存上我们可以缓存有限个组件，滚动布局时仅仅刷新组件的数据，来达到滚动布局存放无限个子组件的目标。另一方面，内容被渲染到了lazy widget里，也就是SliverList and SliverGrid (以及它们的变种 SliverFixedExtentList 和 SliverAnimatedGrid）。这些组件确保只有列表中可见部分会被布局和渲染。ListView 和 GridView只是CustomScrollView 和 SliverList 或 SliverGrid组合在一起，方便我们使用的一个封装组件而已。它们允许我们直接使用box widget。而CustomScrollView的slivers属性明确要求我们使用sliver widget。但是sliver widget也只是box widget的包裹，后者才是真正用于渲染的。按照列表内容的差异，我们可以将scrolling widget分为以下三类：

sliver widget是可滚动列表中的一部分，它是面向viewport进行布局的。

二、ViewPort

ViewPort 是一个显示窗口，它内部可包含多个 Sliver；
ViewPort 的宽高是确定的，它内部 Slivers 的宽高之和是可以大于自身的宽高的；
ViewPort 为了提高性能采用懒加载机制，它只会绘制可视区域内容 Widget。

ViewPort 有一些重要属性：

class Viewport extends MultiChildRenderObjectWidget {
  /// 主轴方向
  final AxisDirection axisDirection;
  /// 纵轴方向
  final AxisDirection crossAxisDirection;
  /// center 决定 viewport 的 zero 基准线，也就是 viewport 从哪个地方开始绘制，默认是第一个 sliver
  /// center 必须是 viewport slivers 中的一员的 key
  final Key center;
  
/// 锚点，取值[0,1]，和 zero 的相对位置，比如 0.5 代表 zero 被放到了 Viewport.height / 2 处
  final double anchor;
  /// 滚动的累计值，确切的说是 viewport 从什么地方开始显示
  final ViewportOffset offset;
  /// 缓存区域，也就是相对有头尾需要预加载的高度
  final double cacheExtent;
  /// children widget
  List<Widget> slivers；
  }

我们看到center是一个key，表示从哪个sliver开始绘制，绘制的起点是一条zero基准线。这条基准线相对于视口的位置叫anchor。视口相对于整个滚动列表的位置叫offset。如果子元素进入了视口上下cacheExtent的区域就会被预先加载。

以上图为例，center=sliver1，anchor=0.2，此时sliver的top=0.2 * viewport.height，所以前面刚好能展示sliver0，也就是浅蓝色区域会滚到整个列表的开始位置。再比如，center=sliver1，anchor=0.4，此时sliver0上面会空出一条sliver大小的空间。

三、SliverConstraints

和 Box 布局使用 BoxConstraints 作为约束类似，Sliver 布局采用 SliverConstraints 作为约束，但相对于 Box 要复杂的多，可以理解为 SliverConstraints 描述了 Viewport 和它内部的 Slivers 之间的布局信息：

class SliverConstraints extends Constraints {
    //主轴方向
    AxisDirection? axisDirection;
    //Sliver 新数据沿主轴的哪个方向插入？枚举类型，正向或反向
    GrowthDirection? growthDirection;
    //用户滑动方向
    ScrollDirection? userScrollDirection;
    //当前Sliver理论上（可能会固定在顶部）已经滑出可视区域的总偏移
    double? scrollOffset;
    //当前Sliver之前的Sliver占据的总高度，因为列表是懒加载，如果不能预估时，该值为double.infinity
    double? precedingScrollExtent;
    //上一个 sliver 覆盖当前 sliver 的大小，通常在 sliver 是 pinned/floating
    //或者处于列表头尾时有效。
    double? overlap;
    //当前Sliver在Viewport中的最大可以绘制的区域。
    //绘制如果超过该区域会比较低效（因为不会显示）
    double? remainingPaintExtent;
    //纵轴的长度；如果列表滚动方向是垂直方向，则表示列表宽度。
    double? crossAxisExtent;
    //纵轴方向
    AxisDirection? crossAxisDirection;
    //Viewport在主轴方向的长度；如果列表滚动方向是垂直方向，则表示列表高度。
    double? viewportMainAxisExtent;
    //Viewport 预渲染区域的起点[-Viewport.cacheExtent, 0]
    double? cacheOrigin;
    //Viewport加载区域的长度，范围:
    //[viewportMainAxisExtent,viewportMainAxisExtent + Viewport.cacheExtent*2]
    double? remainingCacheExtent;
}

cacheOrigin

在Viewport 预渲染区域中的起点，位于[-Viewport.cacheExtent, 0]之间

overlap

上图中的 sliver1 会被 SliverAppBar（pinned = true）遮住，遮住的大小就是 overlap，此时 overlap 会一直大于 0，如果设置像 iOS bouncing 那样的滑动效果，那么当 list 滚动到顶部继续滑动的时候 overlap 会小于 0（此刻并没有东西遮盖 sliver1，而是 sliver1 的 top 和 viewport 的 top 有间距）。

remainingPaintExtent

当前 Sliver 在 Viewport 中的最大可以绘制的区域。当viewport对sliver布局的时候，会将remainingPaintExtent减去这个sliver的paintExtent后，作为传入下一个sliver的remainingPaintExtent。remainingPaintExtent的初始值是viewportMainAxisExtent。

由此，我们可以计算当前 sliver 距离顶部的距离：

//如果大于0，表示当前 sliver 距离顶部的高度为 topOffset。若已经到达顶部或超出顶部，则该值始终等于 0。此时超出的距离可参考 scrollOffset。
topOffset = viewportMainAxisExtent - remainingPaintExtent;

当前sliver无论实际需要绘制多大的区域，最终能绘制到viewport的大小，不会超过remainingPaintExtent：

// paintExtent 通常需要这样处理一下，避免超出 remainingPaintExtent
paintExtent = min(paintExtent, constraints.remainingPaintExtent);

scrollOffset

scrollOffset 属性表示滚动滑出Viewport边界的距离，类似于 web 的 scrollTop 属性。一般来说表示组件的上边界离开 viewport 顶部的长度，未到达顶部之前都是 0。

SliverGeometry

Viewport 通过 SliverConstraints 告知它内部的 sliver 自己的约束信息，比如还有多少空间可用、offset 等，那么Sliver 则通过 SliverGeometry 反馈给 Viewport 需要占用多少空间量。

const SliverGeometry({
  //Sliver在主轴方向预估长度，大多数情况是固定值，用于计算sliverConstraints.scrollOffset
  this.scrollExtent = 0.0, 
  this.paintExtent = 0.0, // 可视区域中的绘制长度
  this.paintOrigin = 0.0, // 绘制的坐标原点，相对于自身布局位置
  //在 Viewport中占用的长度；如果列表滚动方向是垂直方向，则表示列表高度。
  //范围[0,paintExtent]
  double? layoutExtent, 
  this.maxPaintExtent = 0.0,//最大绘制长度
  this.maxScrollObstructionExtent = 0.0,
  double? hitTestExtent, // 点击测试的范围
  bool? visible,// 是否显示
  //是否会溢出Viewport，如果为true，Viewport便会裁剪
  this.hasVisualOverflow = false,
  //scrollExtent的修正值：layoutExtent变化后，为了防止sliver突然跳动（应用新的layoutExtent）
  //可以先进行修正。
  this.scrollOffsetCorrection,
  double? cacheExtent, // 在预渲染区域中占据的长度
})

paintOrigin

当该值小于 0 时，当前 sliver 的整体起始位置会向上偏移 paintOrigin.abs() 的长度。如果每次下拉 x 的长度，paintOrigin 也向上移动 x 的距离，则 sliver 相对静止，由此可实现 pinned 效果。

layoutExtent

布局时占用的高度，取值范围 [0, paintExtent]。即 layoutExtent 须小于等于 paintExtent （当前绘制的高度，一般是等于）。
当 layoutExtent 小于 paintExtent 时，则一部分高度会被下一个 sliver 顶上。

示例 2：

说明：蓝色块高度是 100，但是占据高度只有 30，导致红色块向上顶了 70的高度。紫色部分是下方的红色与上方的蓝色重叠的区域

visible

当 visible 为 false 时会影响子节点的显示。在示例中，只占据空间（占据高度 layoutExtent），而不显示界面。即不影响布局。

效果：

说明：中间 30 的高度为原蓝色块占据的空间

scrollExtent

可滚动的范围。一般来说，对于 ListView，在 sliver 上边界滚动到顶部之前 paintExtent 等于 layoutExtent 都等于 scrollExtent，到达顶部后慢慢变小，直到变为 0。而 scrollExtent 一直不变。

注：如果 layoutExtent 不慢慢变小，即保持不变并且大于 0，则在当前 sliver 滚动到顶部后还可以继续滚动 scrollExtent 的长度（除非 scrollExtent 也等于 0），然后再执行下一个 sliver 的滚动。

示例 3：

说明：由于 layoutExtent 与 scrollExtent 都一直不变，并且不等于 0。蓝色 sliver 向上滚动到 Viewport 顶部后，还可以继续滚动 100 的高度，当这 100 也滚完了，下一个 sliver 才开始滚动。

Sliver 布局过程

RenderViewport 在 layout 它内部的 slivers 的过程如下：

这个 layout 过程是一个自上而下的线性过程：

给 sliver1 输入 SliverConstrains1 并且得到输出结果（SliverGeometry1），
根据 SliverGeometry1 重新生成一个新的 SliverConstrains2 输入给 sliver2 得到 SliverGeometry2
…
直至最后一个 sliver 具体的过程可以查看 RenderViewport 的 layoutChildSequence 方法。

Slivers

Flutter 提供了很多的 Sliver 组件，下面我们主要说一下它们的作用是什么：

SliverAppBar

类似于 android 中 CollapsingToolbarLayout，可以根据滑动做伸缩布局，并提供了 actions，bottom 等提高效率的属性。

SliverList / SliverGrid

用法和 ListView / GridView 基本一致。此外，ListView = SliverList + Scrollable，也就是说 SliverList 不具备处理滑动事件的能力，所以它必须配合 CustomScrollView 来使用。

SliverFixedExtentList

它比 SliverList 多了修饰词 FixedExtent，意思是它的 item 在主轴方向上具有固定的高度/宽度。

设计它的原因是在 item 高度/宽度全都一样的场景下使用，它的效率比 SliverList 高，因为它不用通过 item 的 layout 过程就可以知道每个 item 的范围。

在使用的时候必须传入 itemExtent：

SliverFixedExtentList(
  itemExtent: 50.0,
  delegate: SliverChildBuilderDelegate(
	...
        );
    },
  ),
)

SliverPersistentHeader

SliverPersistentHeader 是一个可以固定/悬浮的 header，它可以设置在列表的任意位置，显示的内容需要设置 SliverPersistentHeaderDelegate。

SliverPersistentHeader(
          pinned: true,
          delegate: ...,
)

SliverPersistentHeaderDelegate 是一个抽象类，我们需要自己实现它，它的实现很简单，只有四个必须要实现的成员：

class CustomDelegate extends SliverPersistentHeaderDelegate {
  /// 最大高度
  @override
  double get maxExtent => 100;
  /// 最小高度
  @override
  double get minExtent => 50;

  /// shrinkOffset: 当前 sliver 顶部越过屏幕顶部的距离
  /// overlapsContent: 下方是否还有 content 显示
  @override
  Widget build(
      BuildContext context, double shrinkOffset, bool overlapsContent) {
        return your widget
    );
  }
  /// 是否需要刷新
  @override
  bool shouldRebuild(SliverPersistentHeaderDelegate oldDelegate) {
    return maxExtent != oldDelegate.maxExtent ||
        minExtent != oldDelegate.minExtent;
  }
}

在实际运用中沉浸式的设计是很常见的，使用 SliverPersistentHeaderDelegate 可以轻松的实现沉浸式的效果：

它的实现原理就是根据 shrinkOffset 动态调整状态栏的样式和标题栏的颜色，实现代码见下面的沉浸式 Header。

SliverToBoxAdapter

将 BoxWidget 转变为 Sliver：由于 CustomScrollView 只能接受 Sliver 类型的 child，所以很多常用的 Widget 无法直接添加到 CustomScrollView 中，此时只需要将 Widget 用 SliverToBoxAdapter 包裹一下就可以了。最常见的使用就是 SliverList 不支持横向模式，但是又无法直接将 ListView 直接添加到 CustomScrollView 中，此时用 SliverToBoxAdapter 包裹一下：

CustomScrollView(
      slivers: <Widget>[
        SliverToBoxAdapter(
          child: _buildHorizonScrollView(),
        ),
      ],
    ));

 Widget _buildHorizonScrollView() {
    return Container(
      height: 50,
      child: ListView.builder(
          scrollDirection: Axis.horizontal,
          primary: false,
          shrinkWrap: true,
          itemCount: 15,
          itemBuilder: (context, index) {
            return Container(
              color: ColorUtils.randomColor(),
              width: 50,
              height: 50,
            );
          }),
    );
  }

SliverPadding

可以用在 CustomScrollView 中的 Padding。需要注意的是不要用它来包裹 SliverPersistentHeader ，因为它会使 SliverPersistentHeader 的 pinned 失效，如果 SliverPersistentHeader 非要使用 Padding 效果，可以在 delegate 内部使用 Padding。

wrong code：

SliverPadding(
            padding: EdgeInsets.symmetric(horizontal: 16),
            sliver: SliverPersistentHeader(
              pinned: true,
              floating: false,
              delegate: Delegate(),
            ),
          )

correct code：

class Delegate extends SliverPersistentHeaderDelegate {
  @override
  Widget build(
          BuildContext context, double shrinkOffset, bool overlapsContent) =>
      Padding(
        padding: EdgeInsets.symmetric(horizontal: 16),
        child: Container(
          color: Colors.yellow,
        ),
      );
  ...
}