Jetpack Compose 如何布局解析

前言

Jetpack Compose 的布局解析包含以下核心环节：编译器处理、UI 树的构建与状态管理、测量与布局、以及重组机制。以下是结合源码的深入解析。

1、@Composable 函数的编译器处理

@Composable 是 Compose 中的核心注解，用于标记 Composable 函数，表示该函数会参与 Compose 的重组机制。

编译器的作用
Compose 编译器会将标注为 @Composable 的函数转换为支持 Composer 和 Recomposition 的代码。以下是编译前后的对比：

原始代码：

@Composable
fun Greeting(name: String) {
    Text("Hello, $name!")
}

编译后的伪代码：

fun Greeting(name: String, composer: Composer?, key: Int) {
    composer.startRestartGroup(key) // 开始重组
    if (composer.shouldSkip()) {    // 判断是否跳过重组
        composer.skipCurrentGroup()
    } else {
        Text("Hello, $name!")       // 渲染 Text 组件
    }
    composer.endRestartGroup()      // 结束重组
}

关键源码位置
Composer 类：

• 位于 androidx.compose.runtime 包中，是 Compose Runtime 的核心组件。
• 负责管理重组范围（startRestartGroup/endRestartGroup）和跳过未改变的 UI 代码。

2、UI 树的构建与状态管理

Compose 使用 SlotTable 和 Composer 构建 UI 树并管理其状态。

SlotTable 的作用
SlotTable 是一个内部的数据结构，用于记录 UI 树的状态和结构。它包含了以下内容：

• Key：用于标识每个 Composable 函数。
• Value：存储与节点相关的数据，例如子节点的引用、布局信息等。

工作流程：

1、Composer 将 Composable 函数解析为节点。
2、解析结果存储在 SlotTable 中。

val slotTable = SlotTable()
val composer = Composer(slotTable)
composer.startRestartGroup(1234) // 开始解析 Key 为 1234 的组
Text("Hello, Compose!")
composer.endRestartGroup()       // 结束解析

相关源码位置

• SlotTable 类：
  位于 androidx.compose.runtime 包中，核心方法包括 ensureCapacity 和 recordGroup。
• Composer 类：
  管理 SlotTable 的增删改操作。

3、测量与布局

Compose 使用 LayoutNode 和 MeasurePolicy 实现测量与布局。
测量流程
Compose 布局解析的核心在于 测量约束传递 和 子节点布局。

• Constraints：描述宽度、高度的限制条件。
• MeasurePolicy：定义节点的测量逻辑，包括如何计算子节点的位置。

源码示例：
以下是 Compose 内部如何实现 Column 布局的一个简化示例：

val measurePolicy = MeasurePolicy { measurables, constraints ->
    var totalHeight = 0
    val placeables = measurables.map { measurable ->
        val placeable = measurable.measure(constraints)
        totalHeight += placeable.height
        placeable
    }
    layout(constraints.maxWidth, totalHeight) {
        var yPosition = 0
        placeables.forEach { placeable ->
            placeable.place(0, yPosition)
            yPosition += placeable.height
        }
    }
}

• measurables.measure(constraints)：对子节点进行测量。
• layout：定义自身大小并放置子节点。
  关键源码位置
  MeasurePolicy 类：
  位于 androidx.compose.ui.layout.MeasurePolicy。
  LayoutNode 类：
  位于 androidx.compose.ui.node.LayoutNode。

4、重组机制（Recomposition）

重组是 Compose 的核心优化机制。它通过比较 SlotTable 的状态，仅更新发生变化的部分 UI。

状态与重组
Compose 使用 MutableState 和 remember 来追踪状态。当状态变化时，Composer 会标记对应的 UI 节点需要重新执行。

示例：

@Composable
fun Counter() {
    var count by remember { mutableStateOf(0) }
    Button(onClick = { count++ }) {
        Text("Count: $count")
    }
}

当 count 发生变化时，Composer 仅重组 Text 节点，而不会更新其他部分。

伪代码：

fun Counter(composer: Composer?) {
    composer.startRestartGroup(key = 123)
    val count = composer.remember { mutableStateOf(0) }
    Button(onClick = { count.value++ }) {
        Text("Count: ${count.value}")
    }
    composer.endRestartGroup()
}

composer.shouldSkip()：检查节点是否需要跳过。
remember：记录状态，用于触发重组。

5、性能优化机制

为了减少不必要的重组，Compose 提供了以下优化工具：
1、derivedStateOf：派生状态，用于合并多个状态变化，避免频繁重组。
2、remember：缓存计算结果，避免重复执行。

示例：

val derivedState = derivedStateOf { count * 2 }
Text("Derived Count: ${derivedState.value}")

总结

1、编译器阶段：
转换 @Composable 函数，生成支持 Composer 和重组的代码。
2、构建 UI 树：
使用 Composer 构建 SlotTable，记录 UI 组件信息。
3、测量布局：
通过 Constraints 和 MeasurePolicy 确定组件大小与位置。
4、状态更新：
管理组件状态，触发高效重组，更新变化的 UI 节点。

Compose 的解析流程从代码到最终渲染，严格遵循上述四步，使其能够在保持声明式编程风格的同时，达到高性能的动态更新能力。