Flutter跨平台开发技术

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Flutter

Flutter 介绍
- 功能
- 跨平台性
- 架构
- 流行度
- Flutter vs React Native
配置 Windows Flutter App 环境
配置 Tizen Flutter App 环境
用 Dart 语言开发 Flutter App
Flutter-Tizen 的限制

Flutter 介绍

Flutter 是由 Google 推出的开源移动应用开发框架，可用于快速构建高性能、美观的移动应用程序。它采用 Dart 语言进行开发，具有热重载功能，可以快速查看代码更改后的效果，极大地提高了开发效率

Flutter 的 UI 框架采用了现代化的响应式编程风格，可以轻松地创建漂亮且高度定制化的用户界面。它还提供了丰富的组件库，开发者可以根据自己的需求选择合适的组件来构建应用程序

Flutter 还支持跨平台开发，开发者可以使用同一套代码 base 开发 iOS 和 Android 应用，大大减少了开发成本和时间。同时，Flutter 还提供了丰富的工具和插件，帮助开发者更好地调试和优化应用程序

Flutter 的跨平台性

Flutter 支持移动端 (iOS, Android), Web 端，桌面端 (Windows, macOS, Linux) 和嵌入式 App 的开发，所有平台共用一套代码库，大大降低开发和维护成本

通过 Flutter-Tizen 工具 (https://github.com/flutter-tizen/flutter-tizen)，也可在 Tizen 设备上运行 Flutter App

Flutter 架构

Flutter 的架构主要分为三层：框架层、引擎层和平台层

框架层（Framework Layer）：框架层是 Flutter 的核心，包括了大量的 UI 组件、渲染、布局和手势等功能。开发者可以通过使用框架提供的组件和 API 来构建用户界面。框架层采用了现代化的响应式编程风格，可以快速地响应用户输入和数据变化
引擎层（Engine Layer）：引擎层是 Flutter 的底层渲染引擎，负责处理 UI 渲染、输入事件处理、动画和布局等底层操作。引擎层使用 C++编写，包括 Skia 图形库、Dart 运行时和平台相关的代码
平台层（Platform Layer）：平台层是 Flutter 与操作系统交互的部分，包括了与 Android 和 iOS 平台的通信、访问硬件功能和系统服务等。平台层负责将 Flutter 应用程序与底层系统进行交互，使应用程序能够在不同平台上运行

使用 Flutter 开发的应用

Flutter 作为一种跨平台移动应用开发框架，受到越来越多公司的青睐。较为知名的应用有：阿里巴巴的闲鱼，淘宝特价版，盒马，UC 浏览器，字节跳动的今日头条，西瓜视频，抖音火山版等

Flutter vs React Native

作为两款流行的跨平台应用开发框架，Flutter 和 React Native 的理念有许多相似之处，Flutter 的很多设计灵感来自 React：

组件化开发
1. Flutter 的 Widget，React Native 的 Component，都支持组件化开发
UI = f(State)
1. Flutter 和 React Native 都采用了响应式 UI 的设计思想，由数据变化（State）驱动页面渲染更新
Diff 算法
1. 二者都使用 Diff 算法，逐层比对 Element 树的节点，标记更新
生命周期
1. 二者的生命周期函数都是围绕着组件的创建，更新，销毁

Flutter 和 React Native 的不同：

语言
1. Flutter 使用 Dart 语言，React Native 使用 JavaScript
性能
1. Flutter 使用 Skia 图形引擎来渲染用户界面，而 React Native 使用原生控件来渲染用户界面，因此在 Flutter 性能方面表现更好
生态系统
1. React Native 已经存在更长时间，因此有更大的生态系统和更多的第三方库和插件可供开发人员使用。Flutter 相对较新，但也在迅速发展，拥有一个活跃的社区和不断增长的生态系统

从流行程度上看，Flutter 略胜一筹

Github:

Google Trends（蓝线是 Flutter、红线是 React Native）：

配置 Windows Flutter App 环境

配置代理和镜像源
安装 Flutter SDK
使用 VSCode 作为开发工具进行调试
常用 Flutter 命令

配置代理和镜像源

配置以下环境变量

变量	值	解释
FLUTTER_STORAGE_BASE_URL	https://storage.flutter-io.cn	下载包的地址
PUB_HOSTED_URL	https://pub.flutter-io.cn	发布包的地址
HTTP_PROXY	http://109.123.97.11:8080/
HTTPS_PROXY	http://109.123.97.11:8080/
NO_PROXY	localhost,127.0.0.1,::1	用于本地调试

安装 Flutter SDK

下载 Flutter SDK 包
https://storage.googleapis.com/flutter_infra_release/releases/stable/windows/flutter_windows_3.19.1-stable.zip
将 SDK 解压到准备放置 SDK 的路径下，如 D:\FlutterSDK
将 Flutter SDK 的 bin 文件夹添加到 Path

使用 VSCode 作为开发工具进行调试

安装以下两个扩展：

Flutter

Flutter 扩展用于创建、编辑、debug、运行 Flutter app
Dart

Dart 扩展为 Dart 编程语言提供支持

按 Ctrl + Shift + P，选择 Flutter: New Project
选择模板为 Flutter Application
在文件资源管理器中选择一个空文件夹作为新项目的路径
设置 Project Name

按下 Enter，等待片刻后，将创建新的 Flutter App
- 其中，最需要关注的是 lib\main.dart，这是 Flutter App 的入口文件
- 入口函数：
```
void main() {
   runApp(const MyApp());
}
```
安装依赖包
```
flutter pub get
```

按下 F5，等待 build 出 .exe 文件并开始 debug

常用 Flutter 命令

检查已安装的工具并列出所有连接的设备
- flutter doctor -v
- flutter devices
创建新的 Flutter 项目
- flutter create 项目名称
构建项目并在目标设备上运行
- Debug 模式：flutter run
- Release 模式：flutter run --release
Build Release 版本的包
- flutter build windows，生成的包在 \build\windows\x64\runner\Release，只有单独的 .exe 文件无法运行，需要同级目录下的 .dll 文件和 data 文件夹
- 其他平台可将 windows 替换为 apk、ios 等

配置 Tizen Flutter App 环境

安装 Tizen SDK
安装 Flutter-Tizen 工具
调试 Flutter-Tizen 项目

安装 Tizen SDK

打开 https://developer.tizen.org/development/tizen-studio/download ，下载 Tizen Studio 5.5 with CLI(command line interface) installer
将 Tizen SDK 解压到准备放置 SDK 的路径下，如 D:\tizen-studio-cli
将 Tizen SDK 的 tools 文件夹添加到 Path

安装 Flutter-Tizen 工具

在希望安装 Flutter-Tizen 工具的位置执行：
git clone https://github.com/flutter-tizen/flutter-tizen.git

将 flutter-tizen 的 bin 文件夹添加到 path
运行 flutter-tizen doctor -v，自动化检查、安装、配置环境

在 Tizen 上调试 Flutter 项目

创建 Tizen Flutter 项目
```
flutter-tizen create ./my_first_app
```
通过 VS Code 打开项目文件夹
下载依赖包
```
flutter pub get
```

通过 SDB 连接 TV

sdb connect TV的IP

Note：如果出现类似 failed to connect to remote target 'TV 的 IP' 等报错，需要重新配置 Tizen 开发选项：

buxton2ctl set-int32 system db/sdk/develop/mode 1
buxton2ctl set-string system db/sdk/develop/ip PC的IP
sync
systemctl start sdbd
systemctl daemon-reload

在 VS Code 中，按下 Ctrl 和 ` 键调出控制台，输入以下命令，编出 Debug 包，传输到目标电视并 Launch 起来
```
flutter-tizen run
```

稍等片刻，App 将在目标电视将以 debug 模式启动
待 App 启动后，在 VS Code 的侧栏中选择运行与调试 Tab，点击 flutter-tizen: Attach

Note：如果找不到 flutter-tizen：Attach，可能是 App 没有成功启动，或者在 VS Code 中打开的文件夹不是项目文件夹。

在 VS Code 中进行调试

常用 Flutter-Tizen 命令

检查已安装的工具并列出所有连接的设备
- flutter-tizen doctor -v
- flutter-tizen devices
创建新的 Flutter-Tizen 项目，或者为已存在的项目添加 Tizen 文件
- flutter-tizen create 项目名称
构建项目并在 Tizen 设备上运行
- Debug 模式：flutter-tizen run
- Release 模式：flutter-tizen run --release
Build Release 版本的 tpk 包
- flutter-tizen build tpk -ptv，生成的包在 \build\tizen\tpk 文件夹下

用 Dart 语言开发 Flutter App

Dart 语言介绍
用 Dart 语言编写组件
定义组件样式
动画
网络通信
播放媒体
使用 Flutter Inspector 工具进行调试

Dart 语言介绍

Flutter App 使用 Dart 语言进行开发。Dart 语言具有以下特点：

Object-oriented programming：Dart 支持 OOP 的概念，包括类、继承、多态、封装等
Functional programming：Dart 支持函数式编程的概念，包括高阶函数、闭包、柯里化等
Asynchronous programming：Dart 提供了异步编程的支持，使用 async 和 await 关键字可以轻松实现异步编程

用 Dart 语言编写组件

Flutter 有两种类型的 Widget，StatelessWidget 和 StatefulWidget

StatelessWidget（无状态组件）指不含 State，创建后不再更新的 Widget，通常用于展示静态内容，例如文本、图像或图标等

class MyStatelessWidget extends StatelessWidget {
  // build() 类似于 React 中的 render()，构建页面，描述页面的结构
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return const Text('I am StatelessWidget');
  }
}

使用时，可在前面加入 const，提示 Flutter 框架此组件及其子组件无需刷新

Widget build(BuildContext context) {
  return const MyStatelessWidget();
}

StatefulWidget（有状态组件）则包含 State，是一种可变的 Widget，其状态可以随用户交互或其他因素而改变

一个 StatefulWidget 一般需要两个类，一个继承自 StatefulWidget，负责创建 State 对象；一个继承 State，负责管理 Widget 的状态。以 Flutter 项目默认 App 为例：

class MyHomePage extends StatefulWidget {
  // title 由父组件传递，类似于 React 中的 Prop
  // 标记为 final，也是和 React Prop Immutable 的性质同理
  final String title;

// 构造函数，required 代表父组件必须传递 title 这个参数
const MyHomePage({super.key, required this.title});

// 创建 State 对象，重载 createState 为 () => _MyHomePageState();
@override
State<MyHomePage> createState() => _MyHomePageState();
}

State 类。注意 build() 在 State 类中，而非 StatefulWidget 类中：

class _MyHomePageState extends State<MyHomePage> {
  // _counter 类似于 React 中的 state
  // 下划线代表 counter 为私有属性
  int _counter = 0;

// 更新 State 的函数
void _incrementCounter() {
// 调用 setState() 会告诉 Flutter 框架该状态发生了变化，从而重新运行下面的 build()，显
// 示更新后的值。如果直接更新 _counter 而没有调用 setState()，则不会重新构建
setState(() { _counter++; });
}

@override
Widget build(BuildContext context) {
return …
}
}

@override
Widget build(BuildContext context) {
  return Scaffold(                             // 页面结构脚手架
    appBar: AppBar(                            // 标题栏
      backgroundColor: Theme.of(context).colorScheme.inversePrimary,
      title: Text(widget.title),
    ),
    body: Center(                              // 主要内容
      child: Column(
        children: <Widget>[
          const Text('You have pushed the button this many times:'),
          Text('$_counter'),
        ],
      ),
    ),
    floatingActionButton: FloatingActionButton( // 悬浮在页面右下角的按钮
      onPressed: _incrementCounter,
      tooltip: 'Increment',
      child: const Icon(Icons.add),
    ),
  );
}

定义组件样式

组件的样式通过传入的参数进行设定，以 Container 为例

child: Container(
  width: 300,
  height: 300,
  decoration: BoxDecoration(            // 装饰器
    gradient: const LinearGradient(     // 渐变色
      begin: Alignment.bottomLeft,
      end: Alignment.topRight,
      colors: [Colors.purple, Colors.blue],
      stops: [0.5, 0.7],
    ),
    // 阴影
    boxShadow: const [BoxShadow(spreadRadius: 25, blurRadius: 25)],
    // 圆角
    borderRadius: BorderRadius.circular(20),
  ),
),

动画

简单的动画可以使用 Flutter 封装的 AnimatedXXX 类来实现。如希望 Container 做出动画效果，对应使用 AnimatedContainer 类

child: AnimatedContainer(
  duration: const Duration(milliseconds: 1000), // 单次动画的时间
  width: 300,
  height: _height,
  color: Colors.blue,
),

通过修改 _height 的值，触发动画。如将某按钮绑定 setState(() {_height = _height + 100;}) 事件，则每点击一次按钮，Container 的高度将用一秒钟的时间缓慢增加 100

若涉及到循环重播、随时中断、多方协调等较复杂的动画，需使用 AnimatedBuilder 等进行手动控制，这里不作展开

网络通信

Flutter 中进行网络通信通常使用 http、https 等网络请求库来实现，以 http 为例：

在项目的 pubspec.yaml 文件中加入 http 依赖：

dependencies:
  flutter:
    sdk: flutter
  http: ^1.2.0

在需要进行网络通信的 Dart 文件中引入 http 库和 convert 库。其中 convert 库是 Flutter 的一个标准库，用于在不同数据类型之间进行转换：

import 'package:http/http.dart' as http;
import 'dart:convert';

编写代码来发起 GET 请求并处理响应的数据：

  fetchData() async {
    // 发起请求
    final response = await http.get(Uri.parse(
        'https://homescreenmiscstg.samsungqbe.cn/homescreen/service/v1/weather'
        '?position=江苏-南京-南京&countrycode=CN&modelid=22_PONTUSM_QTV&vdlangc'
        'ode=zh_CN&duid=OU4ZNAX3AKJZX'));
<span class="hljs-keyword">if</span> (response.statusCode == <span class="hljs-number">200</span>) { <span class="hljs-comment">// 请求成功</span>
  <span class="hljs-comment">// 对响应结果进行解码</span>
  <span class="hljs-built_in">Map</span>&lt;<span class="hljs-built_in">String</span>, <span class="hljs-built_in">dynamic</span>&gt; data = json.decode(utf8.decode(response.bodyBytes));

  setState(() {
    text = data.toString();
  });
} <span class="hljs-keyword">else</span> {                          <span class="hljs-comment">// 请求失败</span>
  setState(() {
    text = <span class="hljs-string">&#x27;Failed to fetch data&#x27;</span>;
  });
}

}

播放媒体

图片

使用 Image 组件显示图片

child: Image.network(
  imageUrl,
  width: 1500,
  height: 800,
),

视频

Flutter 框架默认不提供视频播放功能，因此需要引入 video_player 插件

然而，官方开发的视频播放器插件 video_player 不支持 Windows Desktop，为了在 Windows 平台上播放视频，还需引入 video_player 插件的衍生版本 video_player_win

在项目的 pubspec.yaml 文件中加入 video_player 和 video_player_win：

dependencies:
  flutter:
    sdk: flutter
  video_player: ^2.5.1
  video_player_win: ^2.0.0 # 二者需同时引入

创建 VideoPlayer 的控制器，并在组件初始化时对此 controller 进行初始化，加载网络媒体资源

final VideoPlayerController _controller = VideoPlayerController.network(videoUrl);
void initState() {
  super.initState();

// video player 初始化完成后，开始播放
controller.initialize().then(() {
setState(() {
_controller.play();
});
});
}

构建 VideoPlayer 的 UI
- 在视频数据加载完毕之前，显示圆形进度指示器
- 在加载完毕后显示纵横比为视频比例的视频播放器

@override
Widget build(BuildContext context) {
  return _controller.value.isInitialized
      ? AspectRatio(                       // 限制比例
          aspectRatio: _controller.value.aspectRatio, // 将视频比例作为纵横比
          child: VideoPlayer(_controller),
        )
      : const CircularProgressIndicator(); // 圆形进度指示器
}

开发 Tizen App 时，则需引入 video_player 和 video_player_tizen 依赖：

dependencies:
  flutter:
    sdk: flutter
  video_player: ^2.4.2
  video_player_tizen: ^2.4.9

并在 tizen-manifest.xml 中加入以下三个 privilege，分别用于访问内部存储、外部存储和网络上的视频资源：

<privileges>
  <privilege>http://tizen.org/privilege/mediastorage</privilege>
  <privilege>http://tizen.org/privilege/externalstorage</privilege>
  <privilege>http://tizen.org/privilege/internet</privilege>
</privileges>

使用 Flutter Inspector 工具进行调试

Flutter Inspector 是一个用于调试和检查 Flutter 应用程序的强大工具。它提供了一种可视化方式来查看 Flutter widget 树、布局、颜色、边距和其他属性，帮助开发人员更好地理解应用程序的结构和外观

使用 VS Code 开始调试后，页面顶端显示以下几个图标：

从左到右分别代表暂停，Step Over，Step Into，Step Return，Hot Reload，Restart，断开连接，打开 Inspector

点击最后一个，弹出 Widget Inspector 窗口

Flutter Widget Inspector 由三个部分组成，Widget 树，测量面板和属性面板

Widget 树 (Widget Tree): Widget 树以树形结构展示当前应用程序中的所有 Widget
属性面板 (Widget Details Tree): 属性面板显示了选定的 Widget 的所有属性，包括大小、位置、颜色、字体等
测量面板 (Layout Explorer): 测量面板显示了选定的 Widget 的实际布局情况，如大小、位置、边距等

点击左上角的 Toggle Select Widget Mode 图标，在选中某个 Widget 时，在 App 中高亮显示

更新代码

child: const Icon(Icons.add),
// 改为
child: const Icon(Icons.search),

点击热重载按钮

Flutter 的热重载是一项非常强大的功能，它允许开发者在不需要重新启动应用程序的情况下，立即查看所做的更改。热重载还会保留应用程序的当前状态，包括当前页面和用户输入，使开发者能够快速验证他们所做的更改是否正确
页面样式发生改变

Flutter-Tizen 的限制

多数 flutter 库没有对 tizen 做适配，目前确认可以使用的 plugin 如下：https://github.com/flutter-tizen/plugins?tab=readme-ov-file
已做适配的 plugin 也可能存在一些功能上难以完全覆盖需求的部分，如 video_player_tizen 不支持 VideoPlayerController.network 的 httpHeaders
Tizen 开发时，使用模拟器有很多限制，如 video_player_tizen 就无法在模拟器上正常工作
Flutter-Tizen 没有主流开发工具的社区氛围，只依赖于 Samsung Research 维护和解答，当遇到问题时，解决途径比较狭窄

性能比较

分别用 Flutter 和 C# 实现计数器 App（包含一个按钮和一行文本，文本记录已按按钮的次数，每点按一次按钮数字加一），性能数据如下：

维度	Flutter	C#	解释
tpk 包的大小	7902kB	19kB	Flutter 除了应用程序本身外，还需包含 Flutter 框架，导致 Flutter 应用程序的包比传统 Tizen App 大
CPU 占用率（按按钮时）	5.6%	1.6%	Flutter 框架需要更多的计算资源来渲染复杂的 UI 和处理用户交互，虽然使用了 Diff 算法等尽量优化掉不必要的重绘，但优化本身仍要占用一定的计算资源
内存占用	35,668	18,261	Flutter 框架会占用一定的内存空间

总结

Flutter 是谷歌开发的一款开源 UI 软件开发工具包，使用 Dart 进行开发，用于从单一代码库中构建 Mobile、Web 和 DeskTop 应用程序，提供热重载、基于 Widget 的用户界面、跨平台支持。通过 Flutter 框架，可以轻松实现绘制 UI，定义组件样式，动画效果，网络通信，播放媒体等功能。使用 Flutter-Tizen 开发 Tizen App 时，要注意额外的磁盘、内存和 CPU 消耗，以及各 plugin 支持受限的部分