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如何让 Flutter 应用更好地使用 SVG?

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SVG 作为一个强大的矢量图标准格式,在图片清晰度的表现力上有着位图无法比拟的优势。那么是否 SVG 就是绝对的首选了呢?事实可能并非如此。本文将带大家了解 SVG 在 Flutter 应用中的性能问题,分享 UC 浏览器内核技术团队在 Flutter 应用中改进 SVG 应用的探索实践。

例说历史

在计算机的世界里,很多空间优化都隐藏着计算消耗,比如下面这张色彩和形状丰富的 4k 图片(其实也可以是 8k,屏幕够大就可以看到),压缩后只有 5kB 大小。

image.png

如果这个 5kB 用 PNG 来存储的图片,是下图这个样子。

image.png

表现力天差地别。

为了达到类似的清晰度,一般操作系统会协助应用打包时在 UI 资源中归集多个分辨率的图片。

image.png

32x32

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64x64

256x256

image.png

1024x1024

上面这一个图标,资源包占用超过 120kB,其中最大的一个版本,运行内存占用在 4MB。

这么看来,SVG 图片应该是绝对首选吧?

并非如此。在给 Flutter 做 SVG 支持分析之前,开发者可能觉得各个移动系统 API 中没有提供是个很大缺憾。

而经过光栅化代价数据分析后,也能理解了系统对盲目使用 SVG 带来问题的担忧。

比如还是上面这个 SVG 图片,在骁龙 626 的手机上,Flutter 光栅化到 64x64 的区域需要 34ms,一个 SVG 让应用与 60 帧流畅度彻底无缘。实测 IPhone X 需要 8ms,只能流畅显示两个。

另外补充一点,SVG 或者说矢量图的应用需求是 UI 扁平化趋势兴起后才出现的。在拟物化的时期,抛开光栅化速度不说,矢量图在显示写实风格的图标时,缺陷是无法容忍的。比如 doggy,用较激进的追踪矢量化后(右侧),已经数码感十足,存储占用也远超 PNG。

image.png

好在,扁平化的矢量图在工程推进时,也在有意无意回避前面说的问题,大部分都走简约风。所以只要避开陷阱,SVG 还是在很多场景可以做到表现优秀的。

应用现状

Flutter 项目主线没有支持

Flutter 的基础组件 Skia 代码中有 SVG 目录,但别误会了,Skia 只有序列化至 SVG 的功能,没有解码绘制 SVG 的能力。

框架开发计划目前也没有支持的打算:https://github.com/flutter/flutter/issues/1831

OS 也没有支持的意向

这是可以理解的,因为庞大如 Android 和 iOS 也默认不支持:

  • https://stackoverflow.com/questions/34990236/how-to-use-svg-image-in-imageview
  • https://stackoverflow.com/questions/35691839/how-to-display-svg-image-using-swift

大家的共识是,全功能的 SVG 支持工作量不小,还有性能隐患(都是拐着弯提到)。

SVG 的锅,矢量字体方案不用背

前面 SVG 咨询,在建议解决方案中,都提到用矢量字体解决。矢量字体:

  • 主流 OS 都自带的支持。
  • 基本只能单色。
  • 不用依赖 xml。
  • 由于单色输出,很多图层绘制叠加等等不可控的性能影响要素都被排除。
  • 系统方便做位图缓存管理(我们开发者工具后续可以再研究)。

虽然在 SVG 投入不少研究,也不得不承认,字体矢量图输出是目前很务实高效的方案。

配合工具流程改进 SVG 应用

SVG 作为一个强大的矢量图标准格式,还是可以找到合适的应用的。比如多彩图标,方便热更新,生产工具对此格式的广泛支持。

让 SVG 再次伟大

在 OS 和 runtime 都抛弃 SVG 的情况下,flutter_svg 包毅然然扛起大旗,简单快捷的给 Flutter 提供了 SVG 渲染解码的能力,显示出 Flutter/Dart 不俗的扩展潜能。

flutter_svg 的使用非常简单,提供和 flutter framework 中 image_provider 类似的接口。下面两段代码就是分别显示来自 asset 和网络的 SVG 图片:

SvgPicture.asset( 
    'assets/adsmall.svg', 
    placeholderBuilder: (BuildContext context) => Container( 
        child: const CircularProgressIndicator()), 
), 
 
SvgPicture.network( 
    'https://raw.githubusercontent.com/dnfield/flutter_svg/master/example/assets/deborah_ufw/new-camera.svg', 
    placeholderBuilder: (BuildContext context) => Container( 
        child: const CircularProgressIndicator()), 
),

用工具避坑

不能对 SVG 的性能隐患坐视不理。

UC 浏览器内核技术团队开发了一个【资源面板】工具,可以方便地连接 Flutter 应用,实时显示资源分配的内存,对其中的 SVG 图片,资源面板提供了预览和获取光栅化损耗的功能。

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通过记录和对比 SVG 在实际移动设备上的光栅化损耗,我们可以方便地识别出有隐患的 SVG 文件,将 SVG 的应用安排妥当。

image.png

通过实际 Rasterization Cost 的对比可以看到,简约风格的图标,时间消耗到 16.66ms 来说在骁龙 626 上也还是可以接受的。

实现原理

flutter_svg

flutter_svg 是一个 dart package,提供解析来自 network、asset、memory 等 SVG 的能力。

由于解析结果并不是 ui.Image 这样的位图,所以 flutter_svg 并没有和 ImageCache 协作,而是自己实现了一套 PictureCache , PictureCache 中缓存的是 ui.Picture ,这个类实际是 skia 引擎的 SkPicture Wrapper,二进制方式记录具体的 SVG 绘制指令。

ui.Picture 类占用的内存不会很大,缓存基本上是为了避免反复 parse xml。

比如 SvgPicture.asset 的构造接口如下:

SvgPicture.asset( 
    String assetName, { 
    Key key, 
    this.matchTextDirection = false, 
    AssetBundle bundle, 
    String package, 
    this.width, 
    this.height, 
    this.fit = BoxFit.contain, 
    this.alignment = Alignment.center, 
    this.allowDrawingOutsideViewBox = false, 
    this.placeholderBuilder, 
    Color color, 
    BlendMode colorBlendMode = BlendMode.srcIn, 
    this.semanticsLabel, 
    this.excludeFromSemantics = false, 
  })  : pictureProvider = ExactAssetPicture( 
            allowDrawingOutsideViewBox == true 
                ? svgStringDecoderOutsideViewBox 
                : svgStringDecoder, 
            assetName, 
            bundle: bundle, 
            package: package, 
            colorFilter: _getColorFilter(color, colorBlendMode)), 
        super(key: key);

SvgPicture 的 _picture,由 pictureProvider 的 stream 通知更新:

void _resolveImage() { 
    final PictureStream newStream = widget.pictureProvider 
        .resolve(createLocalPictureConfiguration(context)); 
    assert(newStream != null); 
    _updateSourceStream(newStream); 
  }

pictureProvider 的 stream 由 来自 pictureCache 的 completer 填充 ui.Picture 。

// in PictureProvider.resolve 
      stream.setCompleter( 
        _cache.putIfAbsent( 
          key, 
          () => load(key, onError: onError), 
        ), 
      );

Debug 和 Profile 模式下,通过添加配合代码,开发者工具可以在 PictureCache 中查询所有现存的 SvgPicture 。

光栅化时间获取

光栅化的发起接口是 ui.Picutre.toImage 方法,具体的计时在 rasterizer 线程。

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补充说明

Android VectorDrawable

Android 提供了一套 VectorDrawable 方案,是一个简化版的 SVG , 格式和特性不完全兼容,提供转换工具。从文档来看,确实是担心过度复杂的 SVG 影响性能。参考文档:https://developer.android.com/studio/write/vector-asset-studio

单独 SVG 位图缓存优化

目前 Flutter 用的是一次性光栅化输出每帧的模式,和 chromium 的 cc 按区域构建位图再合成不同,如果在光栅化输出时标记 SVG 的 Picture,缓存这部分位图可以提升帧数,代价当然是内存损耗。

这个功能目前纯用 Dart 无法方便实现,因为在 dart.ui 线程中,RenderPicture 无法预见具体的光栅化分辨率。

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