【简介】：在Flutter开发中WidgetsFlutterBinding更常见，一般不会直接使用SchedulerBinding。实际上WidgetsFlutterBinding、RenderdingFlutterBinding组合了SchedulerBinding等更多底层的Bing。本文基于Flutter源码及其相关注释，记录关于SchedulerBinding相关内容。比较而言，WidgetsBinding主要关注应用的上层逻辑和状态，而SchedulerBinding主要关注底层的任务调度和执行。

1. 概述

在Flutter框架中，SchedulerBinding是一个非常重要的mixin，它为Flutter应用程序提供了调度帧（Frame）和任务（Task）的核心功能。SchedulerBinding与Flutter引擎紧密配合，负责管理帧的生命周期，协调各种类型的回调函数，以及优化应用的性能。

1.1 Flutter框架中SchedulerBinding发挥的作用

SchedulerBinding是Flutter框架中不可或缺的一部分，它为开发者提供了控制应用生命周期、优化性能的强大工具。SchedulerBinding在Flutter框架中的的功能包括：

1. 它是连接Flutter应用程序和Flutter引擎的桥梁，负责与引擎进行通信，接收引擎发出的帧事件（Frame events），并触发相应的回调函数。
2. 它管理着Flutter应用的帧率（Frame rate），根据设备性能和应用需求，自动调整帧率以提供流畅的用户体验。
3. 它提供了注册和调度各种类型回调函数的API，包括Transient frame callbacks、Persistent frame callbacks和Post-frame callbacks等，让开发者能够在适当的时机执行自己的逻辑。
4. 它还负责管理任务队列，根据任务的优先级和当前的调度策略，合理地安排任务的执行顺序，避免应用出现卡顿或无响应的情况。

1.2 SchedulerBinding的主要职责

SchedulerBinding的主要职责可以归纳为以下几点：

1. 帧调度（Frame scheduling）：与Flutter引擎协作，接收并处理onBeginFrame和onDrawFrame回调，触发帧的构建（build）和绘制（draw）过程。
2. 回调管理（Callback management）：提供注册和移除Transient frame callbacks、Persistent frame callbacks和Post-frame callbacks的方法，确保回调函数在正确的时机被调用。
3. 任务调度（Task scheduling）：管理一个优先级队列，根据任务的优先级和当前的调度策略（schedulingStrategy），合理安排任务的执行顺序。
4. 帧率控制（Frame rate control）：根据设备性能和应用需求，动态调整帧率（timeDilation），以平衡流畅度和电池消耗。
5. 生命周期管理（Lifecycle management）：监听应用的生命周期事件（AppLifecycleState），如应用进入前台或后台，并触发相应的回调函数。
6. 时间戳处理（Timestamp handling）：提供currentFrameTimeStamp和currentSystemFrameTimeStamp属性，供开发者获取当前帧的时间戳，同时还支持添加自定义的时间戳回调（TimestampCallback）。

通过对这些职责的有效履行，SchedulerBinding确保了Flutter应用能够高效、流畅地运行，并为开发者提供了灵活的控制手段。在后续的章节中，我们将深入探讨SchedulerBinding的关键概念和使用方法。

需要指出，SchedulerBinding是一种非常低层次、高风险的操作，只应该在一些非常特殊和罕见的场景下使用。在绝大多数情况下，我们都应该使用Flutter提供的高层API、组件和插件,以保证应用的性能、稳定性和可维护性。只有在我们确实需要实现一些Flutter框架不支持的、非常定制化的功能时，才应该考虑直接使用SchedulerBinding,并且要非常谨慎地进行设计、实现和测试。

2. SchedulerBinding的关键概念

要理解SchedulerBinding的工作原理和使用方法，首先需要了解一些关键概念。本节将介绍Frame、Frame callbacks以及SchedulerBinding中的几种callback类型和调度阶段。

2.1 Frame（帧）和Frame callbacks（帧回调）

在Flutter中，Frame表示一次完整的UI渲染过程，包括构建Widget树、布局、绘制等步骤。Frame的生成由Flutter引擎驱动，通常以每秒60次的频率进行。

而Frame callbacks则是在每一帧的特定时间点被调用的回调函数。通过Frame callbacks，我们可以在一帧的不同阶段执行自定义的逻辑，例如启动动画、更新状态等。SchedulerBinding提供了注册和管理Frame callbacks的方法。

2.2 Transient frame callbacks（瞬时帧回调）

Transient frame callbacks是一次性的帧回调，只在注册后的下一帧被调用一次。可以通过SchedulerBinding.scheduleFrameCallback方法注册Transient frame callback：

SchedulerBinding.instance.scheduleFrameCallback((_) {
  // 在下一帧执行一些操作
  print('Transient frame callback executed');
});

Transient callbacks适用于只需要执行一次的场景，例如触发一个动画。

2.3 Persistent frame callbacks（持久帧回调）

与Transient frame callbacks不同，Persistent frame callbacks会在每一帧都被调用，直到被移除为止。可以通过SchedulerBinding.addPersistentFrameCallback方法注册：

void onFrame(Duration timeStamp) {
  // 在每一帧执行一些操作
  print('Persistent frame callback executed');
}

SchedulerBinding.instance.addPersistentFrameCallback(onFrame);

要移除一个Persistent frame callback，可以调用SchedulerBinding.removePersistentFrameCallback方法：

SchedulerBinding.instance.removePersistentFrameCallback(onFrame);

Persistent callbacks通常用于需要在每一帧都执行的场景，例如实时更新UI、动画等。

2.4 Post-frame callbacks（后帧回调）

Post-frame callbacks会在当前帧的所有Persistent callbacks执行完毕后、下一帧开始前被调用。可以通过SchedulerBinding.addPostFrameCallback方法注册：

SchedulerBinding.instance.addPostFrameCallback((_) {
  // 在当前帧结束后执行一些操作  
  print('Post-frame callback executed');
});

Post-frame callbacks适用于需要在当前帧的最后执行的场景，例如在布局或绘制完成后更新状态。

2.5 Scheduler phases（调度阶段）

SchedulerBinding将一帧划分为几个阶段，不同类型的callbacks在不同阶段执行：

1. Idle（空闲）： 表示当前没有正在处理的帧。
2. Transient callbacks（瞬时回调）： 执行Transient frame callbacks。
3. Midframe microtasks（帧中微任务）： 执行Transient callbacks产生的微任务。
4. Persistent callbacks（持久回调）： 执行Persistent frame callbacks。
5. Post-frame callbacks（后帧回调）： 执行Post-frame callbacks。

了解这些阶段有助于了解这些阶段有助于我们选择合适的callback类型，并避免在错误的阶段执行耗时操作而影响UI性能。例如，在Persistent callbacks阶段执行复杂的计算或I/O操作可能会导致掉帧。

通过SchedulerBinding.schedulerPhase属性可以获取当前的调度阶段：

SchedulerPhase phase = SchedulerBinding.instance.schedulerPhase;
if (phase == SchedulerPhase.persistentCallbacks) {
  // 在持久回调阶段执行一些操作
} else if (phase == SchedulerPhase.idle) {
  // 在空闲阶段执行一些操作
}

理解Frame、Frame callbacks以及SchedulerBinding的调度阶段，是高效使用SchedulerBinding的基础。在实际应用中，我们应该根据具体的需求选择合适的callback类型和调用时机，避免不必要的性能开销，从而构建流畅、响应迅速的Flutter应用。

3. SchedulerBinding中的回调

3.1 注册和移除Transient frame callbacks

Transient frame callbacks 是一次性的帧回调，会在下一帧开始时被调用，调用后就会自动移除。我们可以通过 SchedulerBinding.instance.scheduleFrameCallback 方法来注册一个 Transient frame callback：

int id = SchedulerBinding.instance.scheduleFrameCallback((_) {
  // 在下一帧开始时执行一些操作
  ...
}， rescheduling： false);

其中 rescheduling 参数表示是否在回调执行完后自动重新注册，一般不需要。

如果要提前移除一个 Transient frame callback，可以使用 SchedulerBinding.instance.cancelFrameCallbackWithId 方法：

SchedulerBinding.instance.cancelFrameCallbackWithId(id);

3.2 注册Persistent frame callbacks

Persistent frame callbacks 是持久的帧回调，一旦注册后，每一帧都会被调用，直到主动移除。我们可以通过 SchedulerBinding.instance.addPersistentFrameCallback 方法来注册：

void callback(Duration timeStamp) {
  // 在每一帧执行一些操作
  ...
}
SchedulerBinding.instance.addPersistentFrameCallback(callback);

如果要移除一个 Persistent frame callback，可以使用 SchedulerBinding.instance.removePersistentFrameCallback 方法：

SchedulerBinding.instance.removePersistentFrameCallback(callback);

3.3 注册Post-frame callbacks

Post-frame callbacks 是一次性的后帧回调，会在当前帧绘制完成后被调用。我们可以通过 SchedulerBinding.instance.addPostFrameCallback 方法来注册：

SchedulerBinding.instance.addPostFrameCallback((_) {
  // 在当前帧绘制完成后执行一些操作  
  ...
});

Post-frame callbacks 不需要主动移除，在回调函数执行完后会自动移除。

3.4 调度和执行任务（Task）

除了帧回调，SchedulerBinding 还提供了调度和执行任务的能力。我们可以通过 SchedulerBinding.instance.scheduleTask 方法来调度一个异步任务：

SchedulerBinding.instance.scheduleTask(() async {
  // 执行一些异步任务
  ...  
}， Priority.animation);

其中第二个参数是任务的优先级，优先级越高的任务会越早执行。

SchedulerBinding 内部有一个任务队列，任务会在每一帧的空闲时间去执行。如果某一帧有动画回调，则优先级低于 Priority.animation 的任务会暂停执行，让出时间给动画，避免动画卡顿。

以上就是 SchedulerBinding 的一些主要功能和用法，它为 Flutter 应用提供了灵活的调度能力。合理利用 SchedulerBinding，可以实现各种自定义的动画效果、与外部数据源同步、优化性能等功能，是 Flutter 开发中非常重要的一个类。

3.5 控制帧率（Frame rate）

Flutter默认的帧率是60fps，但有时我们可能需要降低帧率以节省电量，或者提高帧率以获得更流畅的动画效果。SchedulerBinding提供了timeDilation属性来控制帧率：

// 降低帧率到30fps
SchedulerBinding.instance.timeDilation = 2.0;

// 提高帧率到120fps
SchedulerBinding.instance.timeDilation = 0.5;

timeDilation的默认值为1.0，表示60fps。设置为2.0时，每一帧的时间会变为原来的2倍，所以帧率降为30fps。设置为0.5时，每一帧的时间会变为原来的一半，所以帧率提高为120fps。

注意，提高帧率会增加CPU和GPU的负载，可能会导致耗电增加和发热加剧，所以一般只在必要时短暂地提高帧

3.6 监听应用生命周期事件

SchedulerBinding提供了一些属性和方法来监听应用的生命周期事件：

• lifecycleState属性：表示应用当前的生命周期状态，是一个AppLifecycleState枚举值。
• addObserver和removeObserver方法：可以添加和移除SchedulerObserver，在应用生命周期状态发生变化时会收到通知。

例如：

class MySchedulerObserver implements SchedulerObserver {
  @override
  void didChangeAppLifecycleState(AppLifecycleState state) {
    print('App lifecycle state changed to $state');
  }
}

MySchedulerObserver observer = MySchedulerObserver();
SchedulerBinding.instance.addObserver(observer);

上面的代码添加了一个SchedulerObserver，它会在应用生命周期状态发生变化时打印出新的状态。

3.7 添加和移除时间戳回调（TimestampCallback）

SchedulerBinding允许我们添加时间戳回调函数，在每一帧开始时，Flutter引擎会将该帧的时间戳信息传递给这些回调函数。这对于实现一些需要精确计时的功能非常有用，比如音视频同步、数据采集等。

可以通过SchedulerBinding.instance.addTimingsCallback方法添加时间戳回调：

void callback(List<FrameTiming> timings) {
  // 处理时间戳信息
  ...
}
SchedulerBinding.instance.addTimingsCallback(callback);