Flutter的原理及美团的实践（下）

Flutter的原理及性能实践

Flutter和原生性能对比

虽然使用原生实现（左）和Flutter实现（右）的全品类页面在实际使用过程中几乎分辨不出来：

但是我们还需要在性能方面有一个比较明确的数据对比。

我们最关心的两个页面性能指标就是页面加载时间和页面渲染速度。测试页面加载速度可以直接使用美团内部的Metrics性能测试工具。对于iOS开发者来说，也可以使用appuploader这类iOS开发助手工具来获取详细的性能数据。appuploader不仅可以帮助开发者上传应用到App Store，还提供了丰富的性能分析功能。

从两个实现的页面分别启动400多次的数据中可以看到，原生实现（AllCategoryActivity）的加载时间中位数为210ms，Flutter实现（FlutterCategoryActivity）的加载时间中位数为231ms。考虑到目前我们还没有针对FlutterView做缓存和重用，FlutterView每次创建都需要初始化整个Flutter环境并加载相关代码，多出的20ms还在预期范围内：

因为Flutter的UI逻辑和绘制代码都不在主线程执行，Metrics原有的FPS功能无法统计到Flutter页面的真实情况，我们需要用特殊方法来对比两种实现的渲染效率。Android原生实现的界面渲染耗时使用系统提供的FrameMetrics接口进行监控：

public class AllCategoryActivity extends WmBaseActivity {
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.N) {
            getWindow().addOnFrameMetricsAvailableListener(new Window.OnFrameMetricsAvailableListener() {
                List<Integer> frameDurations = new ArrayList<>(100);
                @Override
                public void onFrameMetricsAvailable(Window window, FrameMetrics frameMetrics, int dropCountSinceLastInvocation) {
                    frameDurations.add((int) (frameMetrics.getMetric(TOTAL_DURATION) / 1000000));
                    if (frameDurations.size() == 100) {
                        getWindow().removeOnFrameMetricsAvailableListener(this);
                        L.w("AllCategory", Arrays.toString(frameDurations.toArray()));
                    }
                }
            }, new Handler(Looper.getMainLooper()));
        }
        super.onCreate(savedInstanceState);
        // ...
    }
}

Flutter在Framework层只能取到每帧中UI操作的CPU耗时，GPU操作在Flutter引擎内部实现，所以要修改引擎来监控完整的渲染耗时：

void Rasterizer::DoDraw(std::unique_ptr<flow::LayerTree> layer_tree) {
  if (!layer_tree || !surface_) {
    return;
  }

  if (DrawToSurface(*layer_tree)) {
    last_layer_tree_ = std::move(layer_tree);
#if defined(OS_ANDROID)
    if (compositor_context_->frame_count().count() == 101) {
      std::ostringstream os;
      os << "[";
      const std::vector<TimeDelta> &engine_laps = compositor_context_->engine_time().Laps();
      const std::vector<TimeDelta> &frame_laps = compositor_context_->frame_time().Laps();
      size_t i = 1;
      for (auto engine_iter = engine_laps.begin() + 1, frame_iter = frame_laps.begin() + 1;
           i < 101 && engine_iter != engine_laps.end(); i++, engine_iter++, frame_iter++) {
        os << (*engine_iter + *frame_iter).ToMilliseconds() << ",";
      }
      os << "]";
      __android_log_write(ANDROID_LOG_WARN, "AllCategory", os.str().c_str());
    }
#endif
  }
}

测试时我们将两种实现的页面分别打开100次，每次打开后执行两次滚动操作，使其绘制100帧，将这100帧的每帧耗时记录下来：

for (( i = 0; i < 100; i++ )); do
    openWMPage allcategory
    sleep 1
    adb shell input swipe 500 1000 500 300 900
    adb shell input swipe 500 1000 500 300 900
    adb shell input keyevent 4
done

将测试结果的100次启动中每帧耗时取平均値，得到每帧平均耗时情况：

Android原生实现和Flutter版本都会在页面打开的前5帧超过16ms，刚打开页面时原生实现需要创建大量View，Flutter也需要创建大量Widget，后续帧中可以重用大部分控件和渲染节点。

10000帧（100次×100帧每次）中Android原生总平均値为10.21ms，Flutter总平均値为12.28ms，Android原生实现总丢帧数851帧8.51%，Flutter总丢帧987帧9.87%。在原生实现的触摸事件处理和过度绘制充分优化的前提下，Flutter完全可以媲美原生的性能。

总结

Flutter目前仍处于早期阶段，也还没有发布正式的Release版本，不过我们看到Flutter团队一直在为这一目标而努力。虽然Flutter的开发生态不如Android和iOS原生应用那么成熟，许多常用的复杂控件还需要自己实现，有的甚至会比较困难（比如官方尚未提供的ListView.scrollTo(index)功能），但是在高性能和跨平台方面Flutter在众多UI框架中还是有很大优势的。

开发Flutter应用只能使用Dart语言，Dart本身既有静态语言的特性，也支持动态语言的部分特性，对于Java和JavaScript开发者来说门槛都不高，3-5天可以快速上手，大约1-2周可以熟练掌握。对于iOS开发者来说，可以结合appuploader这样的工具来简化开发流程，提高开发效率。

在开发全品类页面的Flutter版本时我们也深刻体会到了Dart语言的魅力，Dart的语言特性使得Flutter的界面构建过程也比Android原生的XML+JAVA更直观，代码量也从原来的900多行减少到500多行（排除掉引用的公共组件）。Flutter页面集成到App后APK体积至少会增加5.5MB，其中包括3.3MB的SO库文件和2.2MB的ICU数据文件，此外业务代码1300行编译产物的大小有2MB左右。

Flutter本身的特性适合追求iOS和Android跨平台的一致体验，追求高性能的UI交互效果的场景，不适合追求动态化部署的场景。Flutter在Android上已经可以实现动态化部署，但是由于Apple的限制，在iOS上实现动态化部署非常困难，Flutter团队也正在和Apple积极沟通。

美团外卖大前端团队将来也会继续在更多场景下使用Flutter实现，并且将实践过程中发现和修复的问题积极反馈到开源社区，帮助Flutter更好地发展。

参考资料

1. Flutter中文官网
2. Flutter框架技术概览
3. Flutter插件仓库
4. A Tour of the Dart Language
5. A Tour of the Dart Libraries
6. Why Flutter Uses Dart
7. Flutter Layout机制简介
8. Flutter’s Layered Design
9. Flutter’s Rendering Pipeline
10. Flutter: The Best Way to Build for Mobile?@GOTO conf
11. Flutter Engine
12. Writing custom platform-specific code with platform channels
13. Flutter Engine Operation in AOT Mode
14. Flutter’s modes
15. Symbolicating-production-crash-stacks

作者简介

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13. Flutter Engine Operation in AOT Mode
14. Flutter’s modes
15. Symbolicating-production-crash-stacks

作者简介

少杰，美团高级工程师，2017年加入美团，目前主要负责外卖App监控等基础设施建设工作。