【老孟Flutter】源码分析系列之InheritedWidget

老孟导读 ：这是2021年源码系列的第一篇文章，其实源码系列的文章不是特别受欢迎，一个原因是原理性的知识非常枯燥，我自己看源码的时候特别有感触，二是想把源码分析讲的通俗易懂非常困难，自己明白 和 让别人听懂完全是两回事。不过我依然会坚持 Flutter 源码系列的文章，提高自己的技术水平的同时，也希望大家收获一些知识。

为了使源码系列的文章不那么枯燥，文章中会有很多流程图，流程图比纯文字更直观，一图胜千言。

我也是第一次写源码系列的文章，如果文章哪里有不对的地方请告诉我，虽然我也不一定听:smile:，开个玩笑。

希望大家来个 赞 ，您的 赞 是我写下去的巨大动力:smile:。

所有源码系列文章都会分享到我个人博客： http://laomengit.com/

正文

首先， InheritedWidget 是一个 非常重要 ， 非常重要 ， 非常重要 的组件，重要的事情说3遍:smile:，系统中很多功能都是功能型组件都是通过 InheritedWidget 实现的，著名的 Provider 状态管理框架也是基于 InheritedWidget 实现的，因此不管是工作中，还是面试，InheritedWidget 组件的原理及使用场景都是考察的重点。

此篇文章包括如下几个部分：

• InheritedWidget 组件简介，是什么场景下使用 InheritedWidget？
• InheritedWidget 基本用法。
• InheritedWidget 源码分析。

InheritedWidget 组件简介

InheritedWidget 组件是功能型组件，提供了 沿树向下，共享数据 的功能，即子组件可以获取父组件(InheritedWidget 的子类)的数据，通过 BuildContext.dependOnInheritedWidgetOfExactType 获取。

InheritedWidget 组件的共享数据是沿着树从上到下，是否联想到 Notification ，Notification 正好与 InheritedWidget 传递方向相反，Notification 是沿着树从下到上，两者功能的实现都是子节点主动发起，InheritedWidget 组件的子节点主动查找父节点上 InheritedWidget 共享的数据，Notification 也是子节点主动发起通知，沿着树向上通知。

Notification也是 Flutter 中非常重要的，后面会有专门的文章详细介绍，此篇不做介绍。

那么什么样的场景适合使用 InheritedWidget 呢? 通常App会有登录用户信息，登录用户信息为全局共享信息，想象一下，子组件要如何获取登录用户信息？将上面的场景抽象一下，有一颗组件树，A、H 组件依赖同一数据，如下：

A、H 组件要如何获取到数据呢？

有一种实现方式是 通过构造函数透传 ，数据通过A传递给B，B传递给C、E，C和E在传递给F、H，如下图虚线的传递:

反应到代码上就是:

return A(
  data:data
  child:B(
    data:data
    child:C(
      data:data
      child:F(
        data:data
      )   
    )
  )
);

这样的实现缺点非常明显，B、C组件不需要 data 数据，如果组件树比较深的话，那将是噩梦。

为了处理此问题，Flutter Framework 提供了 InheritedWidget 组件，InheritedWidget 组件的子组件可以直接获取数据，如下图:

InheritedWidget 组件的所有子组件都可以直接通过 BuildContext.dependOnInheritedWidgetOfExactType 获取数据。

InheritedWidget 基本用法

上面分析了 InheritedWidget 组件的使用场景，下面用一个最简单的 demo 展示如何使用 InheritedWidget 组件。

定一个用户信息共享数据的实体类，任何子组件都可以获取用户信息，用户信息实体类：

class UserInfo {
  String name;
  int age;

  UserInfo({this.name, this.age});

  @override
  bool operator ==(Object other) {
    if (!(other is UserInfo)) {
      return false;
    }
    var old = other as UserInfo;
    return name == old.name && age == old.age;
  }
}

UserInfo 类重写了 == 操作符，是为了后面数据是否发生变化做判断。

定义共享 UserInfo 数据的 InheritedWidget 组件。

class MyInheritedWidget extends InheritedWidget {
  final UserInfo userInfo;

  MyInheritedWidget({this.userInfo, Widget child}):super(child: child);

  static MyInheritedWidget of(BuildContext context) {
    return context.dependOnInheritedWidgetOfExactType();
  }

  @override
  bool updateShouldNotify(covariant MyInheritedWidget oldWidget) {
    return oldWidget.userInfo != userInfo;
  }
}

这里有两个地方需要注意:

1. 静态(static) of 方法，这个方法不是必须的，但一般都会添加此方法，方便其子组件调用，当然也可以直接在子组件中使用 context.dependOnInheritedWidgetOfExactType 方法，不加 of 方法，子组件调用如下:

   class F extends StatelessWidget {
     @override
     Widget build(BuildContext context) {
       var myInheritedWidget =
           context.dependOnInheritedWidgetOfExactType();
       return Text('name:${myInheritedWidget.userInfo.name}');
     }
   }

   添加静态(static) of 方法，用法如下:

   class F extends StatelessWidget {
     @override
     Widget build(BuildContext context) {
       return Text('name:${MyInheritedWidget.of(context).userInfo.name}');
     }
   }

   我们经常使用的 MediaQuery.of(context) 和 Theme.of(context) 方法都是系统封装的此方法。

2. updateShouldNotify 方法必须重写，此方法是判断新的共享数据和原数据是否一致，是否将通知传递给所有子组件（已注册）。重建此组件时，有时需要重建继承 InheritedWidget 组件的组件，但有时不需要。 例如，如果此组件所保存的数据与“ oldWidget”所保存的数据相同，则我们无需重建继承了“ oldWidget”所保存的数据的组件。

使用 MyInheritedWidget 组件:

class InheritedWidgetDemo extends StatefulWidget {
  @override
  _InheritedWidgetDemoState createState() => _InheritedWidgetDemoState();
}

class _InheritedWidgetDemoState extends State {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Scaffold(
      appBar: AppBar(
        title: Text('InheritedWidget Demo')，
      )，
      body: Center(
        child: MyInheritedWidget(
          userInfo: UserInfo(name: '老孟'， age: 18)，
          child: A(
            child: F()，
          )，
        )，
      )，
    );
  }
}

A 组件代码:

class A extends StatelessWidget {
  final Widget child;

  const A({Key key， this.child}) : super(key: key);

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Center(
      child: child，
    );
  }
}

F 组件代码:

class F extends StatelessWidget {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Text('name:${MyInheritedWidget.of(context).userInfo.name}');
  }
}

上面代码构成的组件树为（无关的节点已忽略比如Scaffold、Center等）:

注意: A 组件是为了表示树的深度，此 Demo 中将其简化了，仅仅设置了一层，也可以设多多层。

运行效果:

下面修改数据并刷新UI，下面的代码仅能用于Demo，是为了演示方便，千万不要用于实际项目，因为下面的写法有巨大的性能问题，因为重建了 InheritedWidget 组件下的所有子组件，重要的事情说3遍： 下面演示Demo千万不要用于实际项目 ， 千万不要用于实际项目 ， 千万不要用于实际项目 。文章最后我会给出正确用法。

修改 _InheritedWidgetDemoState ：

class _InheritedWidgetDemoState extends State {
  UserInfo _userInfo = UserInfo(name: '老孟', age: 18);

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Scaffold(
      appBar: AppBar(
        title: Text('InheritedWidget Demo'),
      ),
      body: Center(
        child: MyInheritedWidget(
          userInfo: _userInfo,
          child: A(
            child: F(),
          ),
        ),
      ),
      floatingActionButton: FloatingActionButton(
        onPressed: () {
          setState(() {
            _userInfo = UserInfo(name: '老孟1', age: 18);
          });
        },
      ),
    );
  }
}

点击按钮的时候，UI刷新了，但请重点看右侧 rebuild stats 部分，每点击一次按钮，MyInheritedWidget 组件及其子组件全部 重新构建（rebuild） ，但 A 组件并不依赖于 MyInheritedWidget 共享数据，理想情况下不应该 rebuild，实际项目中，树的结构会比这个复杂的多，因此全部 rebuild 会造成性能问题，这也是开头说千万不要将此方式用于实际项目，网上充斥着大量此种用法的文章，后面会给出正确用法，正确用法比较复杂，而且涉及其他相关知识，所以此处的Demo仅用于学习 InheritedWidget。

大家是否还记得 Stateful 组件的生命周期 文章中介绍的 didChangeDependencies 生命周期，对其的介绍如下：

didChangeDependencies 方法在 initState 之后由 Framework 立即调用。另外，当此 State 对象的依赖项更改时被调用，比如其所依赖的 InheritedWidget 发生变化时， Framework 会调用此方法通知组件发生变化。

下面将 A 和 F 组件改为 StatefulWidget 组件：

class F extends StatefulWidget {
  @override
  _FState createState() => _FState();
}

class _FState extends State {
  @override
  void initState() {
    super.initState();
    print('F initState');
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    print('F build');
    return Text('name:${MyInheritedWidget.of(context).userInfo.name}');
  }

  @override
  void didChangeDependencies() {
    super.didChangeDependencies();
    print('F didChangeDependencies');
  }

  @override
  void dispose() {
    super.dispose();
    print('F dispose');
  }
}

class A extends StatefulWidget {
  final Widget child;

  const A({Key key, this.child}) : super(key: key);

  @override
  _AState createState() => _AState();
}

class _AState extends State {
  @override
  void initState() {
    super.initState();
    print('A initState');
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    print('A build');
    return Center(
      child: widget.child,
    );
  }

  @override
  void didChangeDependencies() {
    super.didChangeDependencies();
    print('A didChangeDependencies');
  }

  @override
  void dispose() {
    super.dispose();
    print('A dispose');
  }
}

flutter: A build
flutter: F didChangeDependencies
flutter: F build

@override
bool updateShouldNotify(covariant MyInheritedWidget oldWidget) {
  return oldWidget.userInfo != userInfo;
}

class UserInfo {
  String name;
  int age;

  UserInfo({this.name, this.age});
}

class _InheritedWidgetDemoState extends State {
  UserInfo _userInfo = UserInfo(name: '老孟', age: 18);

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Scaffold(
      appBar: AppBar(
        title: Text('InheritedWidget Demo'),
      ),
      body: Center(
        child: MyInheritedWidget(
          userInfo: _userInfo,
          child: A(
            child: F(),
          ),
        ),
      ),
      floatingActionButton: FloatingActionButton(
        onPressed: () {
          setState(() {
            _userInfo = UserInfo(name: '老孟', age: 18);
          });
        },
      ),
    );
  }
}

@override
bool updateShouldNotify(covariant MyInheritedWidget oldWidget) {
  bool flag = oldWidget.userInfo != userInfo;
  print('updateShouldNotify:$flag');
  return flag;
}

flutter: updateShouldNotify:true
flutter: A build
flutter: F didChangeDependencies
flutter: F build

@override
bool operator ==(Object other) {
  if (!(other is UserInfo)) {
    return false;
  }
  var old = other as UserInfo;
  return name == old.name && age == old.age;
}

flutter: updateShouldNotify:false
flutter: A build
flutter: F build

class _InheritedWidgetDemoState extends State {
  UserInfo _userInfo = UserInfo(name: '老孟', age: 18);

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Scaffold(
      appBar: AppBar(
        title: Text('InheritedWidget Demo'),
      ),
      body: Center(
        child: MyInheritedWidget(
          userInfo: _userInfo,
          child: A(
            child: F(),
          ),
        ),
      ),
      floatingActionButton: FloatingActionButton(
        onPressed: () {
          setState(() {
            _userInfo.name = '老孟1';
            // _userInfo = UserInfo(name: '老孟', age: 18);
          });
        },
      ),
    );
  }
}

floatingActionButton: FloatingActionButton(
        onPressed: () {
          setState(() {
            _userInfo.name = '老孟1';
            // _userInfo = UserInfo(name: '老孟', age: 18);
          });
        },
      ),

flutter: updateShouldNotify:false
flutter: A build
flutter: F build

下面 重点来了 ，那么如何正确使用 InheritedWidget 组件，答案是 InheritedWidget + ValueNotifier ，关于 * *的用法可以到我的个人博客中查看，地址： http://laomengit.com/flutter/widgets/ValueListenableBuilder.html ，这里不详细展开介绍。

修改 MyInheritedWidget 代码：

class MyInheritedWidget extends InheritedWidget {
  ValueNotifier _valueNotifier;

  ValueNotifier get valueNotifier => _valueNotifier;

  MyInheritedWidget(UserInfo userInfo, {Widget child}) : super(child: child) {
    _valueNotifier = ValueNotifier(userInfo);
  }

  static MyInheritedWidget of(BuildContext context) {
    return context.getElementForInheritedWidgetOfExactType().widget;
  }

  void updateData(UserInfo info) {
    _valueNotifier.value = info;
  }

  @override
  bool updateShouldNotify(covariant MyInheritedWidget oldWidget) {
    return false;
  }
}

主要的变化是：

• 共享数据由 UserInfo 类型变为了 ValueNotifier。
• 增加了更新数据的方法 updateData 。
• updateShouldNotify 方法直接返回了 false，因为数据的更新通过 ValueNotifier 实现。

• 静态方法 of 由

  static MyInheritedWidget of(BuildContext context) {
      return context.dependOnInheritedWidgetOfExactType();
  }

  改为

  static MyInheritedWidget of(BuildContext context) {
    return context.getElementForInheritedWidgetOfExactType().widget;
  }

  区别是 dependOnInheritedWidgetOfExactType 注册了依赖关系，而 getElementForInheritedWidgetOfExactType 未注册，后面的源码部分会详细分析。

修改 F 组件的代码：

class F extends StatefulWidget {
  @override
  _FState createState() => _FState();
}

class _FState extends State {
  @override
  void initState() {
    super.initState();
    print('F initState');
  }

  @override
  void didChangeDependencies() {
    super.didChangeDependencies();
    print('F didChangeDependencies');
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    print('F build');
    return ValueListenableBuilder(
      builder: (context, UserInfo value, child) {
        return Text('${value.name}');
      },
      valueListenable: MyInheritedWidget.of(context).valueNotifier,
    );
  }

  @override
  void dispose() {
    super.dispose();
    print('F dispose');
  }
}

变化：

• 依赖共享数据的Text组件添加了 ValueListenableBuilder 组件，数据发生变化时，重新执行 builder 。

_InheritedWidgetDemoState代码修改如下：

@override
Widget build(BuildContext context) {
  return MyInheritedWidget(UserInfo(name: '老孟', age: 18), child: Builder(
    builder: (context) {
      return Scaffold(
        appBar: AppBar(
          title: Text('InheritedWidget Demo'),
        ),
        body: Center(
          child: A(
            child: F(),
          ),
        ),
        floatingActionButton: FloatingActionButton(
          onPressed: () {
            MyInheritedWidget.of(context)
                .updateData(UserInfo(name: '老孟${_clickCount++}', age: 18));
          },
        ),
      );
    },
  ));
}

运行效果：

重点看 rebuild 的组件，无关的组件（比如 A）没有 rebuild 。

当然也可以使用 Provider 实现子组件更新，增加 UserInfoModel ：

class UserInfoModel extends ChangeNotifier {
  UserInfoModel(this._userInfo);

  UserInfo _userInfo;

  UserInfo get userInfo => _userInfo;

  void update(UserInfo userInfo) {
    _userInfo = userInfo;
    notifyListeners();
  }
}

修改 _InheritedWidgetDemoState：

class _InheritedWidgetDemoState extends State {
  int _clickCount =0;

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return MultiProvider(
      providers: [
        ChangeNotifierProvider(
            create: (_) => UserInfoModel(UserInfo(name: '老孟', age: 18))),
      ],
      builder: (context, child) {
        return Scaffold(
          appBar: AppBar(
            title: Text('InheritedWidget Demo'),
          ),
          body: Center(
            child: A(
              child: F(),
            ),
          ),
          floatingActionButton: Consumer(
            builder: (ctx, userInfoModel, child) {
              return FloatingActionButton(
                child: child,
                onPressed: () {
                  userInfoModel.update(UserInfo(name: '老孟${_clickCount++}', age: 18));
                },
              );
            },
          ),
        );
      },
    );
  }
}

InheritedWidget 源码分析

分析源码的时候一定要先想想，如果是我来实现这个组件，要如何实现？ InheritedWidget 组件主要实现了两个功能：

• 如何实现绑定依赖它的子组件
• 如何通知子组件自己发生了更改。

如何实现绑定依赖它的子组件

依赖 InheritedWidget 的子组件如何获取 InheritedWidget 组件的共享数据？首先查看获取共享数据的方法：

context.dependOnInheritedWidgetOfExactType();

这段代码获取 MyInheritedWidget 实例， dependOnInheritedWidgetOfExactType 方法是 BuildContext 的方法， Element 实现了此方法：

@override
T dependOnInheritedWidgetOfExactType({Object aspect}) {
  assert(_debugCheckStateIsActiveForAncestorLookup());
  final InheritedElement ancestor = _inheritedWidgets == null ? null : _inheritedWidgets[T];
  if (ancestor != null) {
    assert(ancestor is InheritedElement);
    return dependOnInheritedElement(ancestor, aspect: aspect) as T;
  }
  _hadUnsatisfiedDependencies = true;
  return null;
}

从上面的源代码可以看出，首先到 _inheritedWidgets 中查找指定的 InheritedElement，_inheritedWidgets 这个 Map 是哪里来的？什么时候被初始化的？看下 _inheritedWidgets 属性的定义：

Map _inheritedWidgets;

查找其引用和赋值的源代码：

@override
void _updateInheritance() {
  assert(_active);
  final Map incomingWidgets = _parent?._inheritedWidgets;
  if (incomingWidgets != null)
    _inheritedWidgets = HashMap.from(incomingWidgets);
  else
    _inheritedWidgets = HashMap();
  _inheritedWidgets[widget.runtimeType] = this;
}

上面的代码在 InheritedElement 中，但此方法在 Element 中也实现了：

void _updateInheritance() {
  assert(_active);
  _inheritedWidgets = _parent?._inheritedWidgets;
}

上面的代码说明了非 InheritedElement 的 Element 中 _inheritedWidgets 等于父组件的 _inheritedWidgets，而 InheritedElement 会将自身添加到 _inheritedWidgets 中，系统通过此方式将组件和 InheritedWidgets 的依赖关系层层向下传递，每一个 Element 中都含有 _inheritedWidgets 集合，此集合中包含了此组件的父组件且是InheritedWidgets 组件的引用关系。

那么是什么时候执行的 _updateInheritance 方法的呢？通过查找其引用，发现在 mount 和 activate 中调用了 _updateInheritance 方法。关于 mount 和 activate 阶段可以查看 Stateful 组件的生命周期 文章。

下面查看 dependOnInheritedElement 方法，在查找到依赖的 InheritedElement 后，执行 dependOnInheritedElement 方法，源代码如下：

@override
InheritedWidget dependOnInheritedElement(InheritedElement ancestor, { Object aspect }) {
  assert(ancestor != null);
  _dependencies ??= HashSet();
  _dependencies.add(ancestor);
  ancestor.updateDependencies(this, aspect);
  return ancestor.widget;
}

updateDependencies 方法源代码如下：

@protected
void updateDependencies(Element dependent, Object aspect) {
  setDependencies(dependent, null);
}

@protected
  void setDependencies(Element dependent, Object value) {
    _dependents[dependent] = value;
  }

上面的代码就是向 _dependents 中添加注册， InheritedWidget 组件更新时可以更具此列表通知子组件。

再来看下的代码：

@Deprecated(
  'Use getElementForInheritedWidgetOfExactType instead. '
  'This feature was deprecated after v1.12.1.'
)
@override
InheritedElement ancestorInheritedElementForWidgetOfExactType(Type targetType) {
  assert(_debugCheckStateIsActiveForAncestorLookup());
  final InheritedElement ancestor = _inheritedWidgets == null ? null : _inheritedWidgets[targetType];
  return ancestor;
}

@override
InheritedElement getElementForInheritedWidgetOfExactType() {
  assert(_debugCheckStateIsActiveForAncestorLookup());
  final InheritedElement ancestor = _inheritedWidgets == null ? null : _inheritedWidgets[T];
  return ancestor;
}

在 v1.12.1 版本以前使用 ancestorInheritedElementForWidgetOfExactType 方法，现在使用 getElementForInheritedWidgetOfExactType 方法，此方法和 dependOnInheritedWidgetOfExactType 方法的唯一却不就是 getElementForInheritedWidgetOfExactType 方法没有注册，也就是使用 getElementForInheritedWidgetOfExactType 方法获取共享数据的子组件，不会在 InheritedWidget 组件重建时调用 didChangeDependencies 方法。

下面看看为什么 InheritedWidget 组件数据方式变化，重建时会调用其 didChangeDependencies 方法？

当组件发生变化时会调用 update 方法：

@override
void update(ProxyWidget newWidget) {
  final ProxyWidget oldWidget = widget;
  assert(widget != null);
  assert(widget != newWidget);
  super.update(newWidget);
  assert(widget == newWidget);
  updated(oldWidget);
  _dirty = true;
  rebuild();
}

InheritedElement 重写了 updated 方法：

@override
void updated(InheritedWidget oldWidget) {
  if (widget.updateShouldNotify(oldWidget))
    super.updated(oldWidget);
}

当 updateShouldNotify 返回 true时，执行更新操作。而其父类的 updated 方法如下：

@protected
void updated(covariant ProxyWidget oldWidget) {
  notifyClients(oldWidget);
}

notifyClients 方法源代码：

@override
void notifyClients(InheritedWidget oldWidget) {
  assert(_debugCheckOwnerBuildTargetExists('notifyClients'));
  for (final Element dependent in _dependents.keys) {
    assert(() {
      // check that it really is our descendant
      Element ancestor = dependent._parent;
      while (ancestor != this && ancestor != null)
        ancestor = ancestor._parent;
      return ancestor == this;
    }());
    // check that it really depends on us
    assert(dependent._dependencies.contains(this));
    notifyDependent(oldWidget, dependent);
  }
}

遍历 _dependents ，上面已经介绍，_dependents 是依赖它的子组件集合，遍历调用 notifyDependent 方法：

@protected
void notifyDependent(covariant InheritedWidget oldWidget, Element dependent) {
  dependent.didChangeDependencies();
}

这里调用了 didChangeDependencies 方法，这也是 InheritedWidget 组件发生变化，重建时执行生命周期 didChangeDependencies 。

上面的代码都是在 InheritedElement 中的，在看下 InheritedWidget 的源代码：

abstract class InheritedWidget extends ProxyWidget {
  const InheritedWidget({ Key key, Widget child })
    : super(key: key, child: child);

  @override
  InheritedElement createElement() => InheritedElement(this);

  @protected
  bool updateShouldNotify(covariant InheritedWidget oldWidget);
}

这个类非常简单，创建了一个 InheritedElement，定义了一个 updateShouldNotify 方法（上面已经详细介绍此方法的作用），子类需要重写。

通过上面的源码解析，子组件获取共享数据时，实际是直接在 _inheritedWidgets 集合中匹配的，通过断点也可以查看其中的内容：

总结

通过上面的分析，InheritedWidget 组件流程如下：

说明：

• 在当前组件的 mount 和 activate 阶段，系统调用 _updateInheritance 方法，将 InheritedWidget 类型的父组件添加到 _inheritedWidgets 集合中。
• 子组件执行 dependOnInheritedWidgetOfExactType 方法时，从 _inheritedWidgets 集合中获取指定 InheritedWidget 类型的父组件，并将当前组件注册到 InheritedWidget 类型父组件的 _dependents 集合中。
• InheritedWidget 组件数据发生变化（ updateShouldNotify 方法返回true），重建时，InheritedWidget 组件遍历 _dependents 集合中所有依赖的子组件，执行子组件的 didChangeDependencies 的方法。

一点看法

那么为什么是在当前组件的中保存这样一个 Map 集合，而不是依次向上查找呢（我最开始的想法）？

下面是我个人的一点看法，如果你有不同的看法，欢迎一起讨论：

当前组件的中保存这样一个 Map 集合，获取共享数据时直接定位依赖的 InheritedWidget，复杂度 O(1) 。

而依次向上查找的复杂度是 O(n)，树的结构越深，消耗时间越长，复杂度线性增长。

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