[Day 09] Stateless & Stateful Widget

15th鐵人賽 flutter dart

Micro Jordan

團隊啾嚕咕嚕跳起來

2023-09-24 12:52:38

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Stateless 與 Stateful widget 是在建構頁面之前，你應該要先仔細思考該頁面是否會有 state 變化的產生而去選擇應該使用的類型。

在 Flutter 中，state 指的是 widget 的狀態或是儲存的資訊，可以藉由控制 state 變化藉此達到改變 widget 樣式、外觀或行為。所以stateless widget 也就代表此 widget 底下不需要進行 state 的處理；stateful widget 則表示需要處理 state 的狀態。以下我們將詳細的介紹

在開始之前，你可以先把 Flutter playground 替換成以下程式碼

import 'package:flutter/material.dart';
void main() {
  runApp(MaterialApp(
    title: 'Flutter Tutorial',
    home: Scaffold(
      appBar: AppBar(
        title: const Text('Flutter Playground'),
      ),
      body: Padding(
          padding: const EdgeInsets.all(16.0),
          child:
              Column(crossAxisAlignment: CrossAxisAlignment.start, children: [
            const Text('Hello World',
                style: TextStyle(fontSize: 36, fontWeight: FontWeight.bold)),
            ElevatedButton(
                onPressed: () {},
                child: const Text('翻譯', style: TextStyle(color: Colors.white)))
          ])),
    ),
  ));
}

Widget

在分別的介紹兩者之間，讓我們先來針對前個章節只有引用，但可能不知道箇中細節的 widget 好好認識一番。在 Flutter 的官方定義中這麼說道：

A widget is an immutable decription of a part of a user interface.

從上面這句話我們得到幾個訊息：

Widget 本身為不可變的 (immutable)
Widget 是對介面 (user interface) 的描述（description)

所以一旦 widget 經過初始化後，便無法再改變。

Stateless Widget

StatelessWidget 表示該 widget 無狀態，通常用於顯示靜態內容，如：文字、圖片、按鈕等等。在我們這幾天建構的應用程式中，其實都是屬於 stateless widget 的範疇，原因是我們還沒有做任何關於互動相關的行為。

讓我們來寫第一個 stateless widget 吧！如果你跟我一樣使用的是 VS Code 並且有安裝插件的話，請在非 void main 函式區域輸入 st 的關鍵字，此時插件就跳出自動補全，其中一個選項為 Flutter Stateless Widget ，請選擇該選項。此時你的 VS Code 應該已經自動插入一段程式碼如下

// 類別名稱為 MyWidget，且該類別繼承 StatelessWidget
class MyWidget extends StatelessWidget {
  // 類別建構子
  const MyWidget({super.key});

  // 由於 StatelessWidget 類別本身有 build 函式，這裡需要進行覆寫
  // build 函式中的回傳值便是當該 Widget 被引用時會顯示的樣貌
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return const Placeholder();
  }
}

我們將原先程式碼中 MaterialAPP 中的 home 參數承接的 Scaffold(…) 全數剪下並貼上至 MyWidget 中的 return 值。此時一旦建立 MyWidget 物件便是從 Scaffold 開始往下建構。

此時就 main() 函式便可以簡化成如下：

import 'package:flutter/material.dart';
void main() {
  runApp(const MaterialApp(
    title: 'Flutter Tutorial',
    home: MyWidget(),
  );
}

如此我們就成功的將程式碼以 stateless widget 形式進行封裝。看起來很簡單對吧！

Stateful Widget

前面有說到使用 stateless widget 的時機為顯示靜態內容；相反的如果遇到動態的場景時，就需要 stateful widget 派上用場拉。

由於 Flutter 是藉由偵測 state 狀態是否更新來重新渲染，以達成更新畫面的目的，因此我們需要處理 state 的部分。

讓我們來改寫目前的程式碼。目前為止我們的應用程式執行結果有一個文字顯示「Hello World」與其下方有一個「翻譯」的按鈕，點擊按鈕什麼事情都還不會發生。我希望可以改成當我點擊「翻譯」的時候，將上方顯示文字改變成「你好，世界」。顯然地，標題的文字顯示內容是可變動的。

因為牽涉到畫面的更新，所以很直觀的這需要透過 stateful widget 來解決。因此讓我們來將原先的 stateless widget 改成 stateful 的版本吧！

VS Code 插件支援快速將 stateless widget 改成 stateful widget 的功能，將滑鼠點至想要更新的 class 上方，會出現一個小燈泡，就可以進行選擇囉

同樣的我們也先來看看這段程式碼，並加入我們所需要狀態管理的變數 title

// 類別名稱為 MyWidget，且該類別繼承 StatefulWidget
class MyWidget extends StatefulWidget {
  const MyWidget({super.key});

  @override
  State<MyWidget> createState() => _MyWidgetState();
}

class _MyWidgetState extends State<MyWidget> {
  String title = 'Hello World';
  
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return ...省略
  }
}

這段程式碼表示幾件事情，MyWidget 已改為繼承 StatefulWidget，並且建立了 state 物件，而 state 物件管理了變數 title 的狀態初始化為 Hello World 。

當然有時初始化的動作較複雜，如訂閱 Stream 等，在 State 類別中也提供另一個方法 initState() 可供初始化

class _MyWidgetState extends State<MyWidget> {
  late String title;

  @override
  void initState() {
    super.initState();
    title = 'Hello World';
  }
  
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return ...省略
  }
}

剩下一步，也就是我們要在按鈕點按的時候更新 title 的值。如果要更改 State 的值，則需要透過 setState() 方法來通知 Flutter 說此 widget 的狀態發生了變化，需要重新的渲染。當 widget 需要重新渲染時，便會再一次的呼叫 build 函式。

請找到 button 中的 onPressed() ，並將以下程式碼插入至該函式

// 當有點按事件時，便會觸發此函式
onPressed: () {
  // 需藉由 setState 方法來通知框架此 widget 的狀態有所更動。否則直接改值是不會有效果的
  setState(() {
    message = '你好，世界';
  });
}

這麼一來，每當你點擊「翻譯」按鈕時，便可以成功的將標題替換成想要的文字拉！這也是我們完成的第一個 Stateful widget。

效能淺談

這時可能讀者會開始有疑問了。既然 stateful widget 可根據 state 的變動來決定是否重新渲染該 widget，也就表示 stateful widget 比較有彈性，那我可不可以所有 widget 都宣告成 stateful widget 呢？

答案是可以的，但是並不建議你這麼做。理由是 stateful widget 在狀態更新時會將自身以及子身底下的子樹也進行重新渲染，當不適當的使用 setState 更新時很可能因過度的重新渲染而造成效能的減損。

因此當在選擇一個 widget 是否要 statueful / stateless 時，

考慮該 widget 是否有狀態需要記錄，若有才使用 stateful widget；否則一律使用 stateless widget ，因為不必考慮內部狀態變化，建構、重新渲染的過程高效許多。
避免在太上層的 widget tree 層級使用 stateful widget，因為一旦進行重新渲染時，含該節點及底下的子樹都要一併重新的 rebuild，很明顯也會拖慢效能
盡可能的縮小 widget 的元件設計，避免明明無需重新渲染卻因 widget 設計在一起被連帶更新的情況

今日總結

其實今天的內容我很糾結是否要與昨天的內容進行順序調換，因為昨天是先教大家引用幾個基礎 widget，但沒有先介紹概念。
但最終仍做了這項決定的原因是希望至少先讓讀者知道 flutter 構建、引用 widget 的語法。然後把改寫成 stateless 與 stateful widget 的實作放在今天，希望有助於大家了解各自的寫法以及選擇應使用何者的使用場景。

今日的總結就一句話：請優先使用 stateless widget ，當有遇到需要記錄內部狀態時才考慮使用 stateful widget。

明天開始我們將要針對我們的專案進行前置作業的設定，我們將用到幾個工具來幫助我們更好的進行開發！