UI2Code智能生成Flutter代码——机器生成代码

背景

在《UI2CODE--整体设计》篇中，我们提到UI2Code工程的整体流程。前步图片分析之后，我们可以得到对应的DSL布局描述。利用DSL的资讯，结合IntelliJ Plugin介面工具，面向使用者提供生成对应Flutter代码。

本篇主要介绍我们如何处理DSL的资讯，想法上即是Flutter的翻译机。总体概念如下：

输入的DSL是什么？

DSL做为一种描述语言，抽象表示为了解决某一类任务而专门设计的计算机语言。在此我们的DSL代表图像识别和布局识别侧的输出，为一JSON格式。

这些资讯主要描述了这个图层（Layer）的范围（Frame）、是什么样子的类型（Type）、是什么样子的样式（Styles）、含有哪些数据（Value）等等。图层集(Layers)栏位则代表了这张视觉稿的所有图层。

核心思路

本节的目标是将DSL翻译成目标的Flutter代码。我们首先需要理解的是分散的图层间的关系，可能会有交叠、可能是并列排版。知道了关系之后，需想办法转化成Flutter widget的视图，根据此视图来生产对应代码。

架构上我们把DSL tree和Flutter tree的建立，分拆为两个独立的分界。这样比较容易定义问题，并且保持弹性。如果今天的目标语言换成Weex或是iOS UI，我们就只需要更动代码翻译的模组。

第一把刀：DSL tree建立

上图的左侧代表了来源DSL的layers资料，代表者一个一个的图层。右侧是目标的DSL Tree，这棵树的结构上明确叙述了图层之间的包裹、交叠等关系。并且包含了某些特殊关系的节点聚合。

作法上利用每个Layer的Frame，以及所属的类别(文字、图像、容器)，利用下面的规则组合树的关系：

1. 图层之间的包裹关系，例如某些图层为容器，代表下面是可以挂其他节点的（这边带有背景属性的容器，我们定义称之为Shape）
2. 区块式组件（Block, 如ListView/GridView）。可以将图层组成View item的关系
3. 闲鱼定义的组件资讯（如CI以及BI），这部份非闲鱼工程可以忽略
4. 重复布局（Repeat）的资讯，将相同的图层归类合并，目的为简化树

根据以上我们采用了分层，由大至小的次序将Layer分群合并。另外，在合并时layer之间彼此可能有关联；它们可能同属于Block，也可能同属于某个Repeat。所以对于上面定义的Repeat、BI、Block、CI、Shape都可能有交错的嵌套关系，这是必须要处理的部份。

第二把刀：Flutter tree建立

在Flutter Tree的建构中，核心概念先处理布局。布局的概念如剥洋葱一般，我们先去除四周的padding，然后以人类视觉layout的直觉先尝试横切分，再进行竖切分。

1.先剥洋葱去除padding

2.接著我们的算法会先尝试是否可以横切，如下图我们可以切割成为Row1/ Row2

3.针对Row1在尝试再进行竖切，如下图可以得到Column1/ Column2/ Column3

根据以上切分的规则，我们就可以定义出如Row、Column、Padding的几个节点，以及它们的Parent/ Child关系。将DSL tree同一层的节点做切分，一边切分一边建立Flutter node，遍历完整颗DSL，即可得到粗略的Flutter tree关系。

= 无法切分时的处理

当图层切分不开时，这时候就要使用绝对布局叠层的概念，这个概念在Flutter内称之为Stack。

多个图层在DSL tree的关系为兄弟节点，根据此些图层的Frame，我们判断出来它们是彼此相交的，我们会以Z-order概念，来决定上下交叠的关系。最后，这些图层将组成一个新Stack节点，并且产生此节点的Frames为此些图层覆盖的范围。

= 针对文字的进阶处理

基本上交叠的图层以Stack的处理就可以正确显示，但在文字图层上可能含有误区。

如上图因为文字本身的上下左右是含有padding的，在我们图层的识别时，可能会计算出彼此的frame是交叠的，但实际上UI希望它们并不是Stack关系。

为了解决这个问题，我们引入了一个oriFrame的概念，用文字最原始的像素当做是oriFrame。所以遇到为文字的图层时，我们会先判断本身的oriFrame是否交叠，如果是的话才采用Stack切割，否则就以此oriFrame对原始的frame做修正。

文字还有什么特性？

另外，因为文字的内容通常是动态的，所以拥有了”所见不一定为所得”的特性。这些特性主要包含了是否该换行、内容区域是否可以拉伸、文字Padding等，这些特性都会影响到我们的布局。

以下图为例，我们在处理Layout时肉眼很明显可以知道这些特徵。文字的行数我们可以以视觉稿当做最大显示范本，文字区域的宽度部分，则需要特别判断哪些区域是可以被拉伸的。

确立文字范围

在决定拉伸对象之前，我们需要定义哪些widget是将内容完整显示，不能被拉伸的：如图片、Container容器、Stack区域、Component组件

接著处理的流程如下：

1. 首先判断所有Child内是否有多行文字或宽度固定的文字，如果是的话针对其处理。需要加上Flex。

2. 若无以上的状况，则判断Child间的Padding关系

   • 如果可拉伸的widget的Padding大于平均值的个数有多个，则这些都加上Flex

     • 如果只有单个时，则找寻最大Padding的widget(使用分群拉伸算法)
3. 最后，但当Row里面存有拉伸的状况时，需要把Row的最后一个child加上Right padding，否则拉伸元素会填满父容器。

分群拉伸算法：这个算法的目的是找到最佳拉伸的对象。我们的思考上将Widget做分组，分组后判断整体的Alignment(如左右对齐)或是拉伸关系。若在拉伸状况下，判断适合让哪个组别拉伸，在进一步判断适合让组别的内部元件拉伸。

举例如下为一个Row排列的控件，其中排列为Image、CI、Text1、Text2、Text3：

依据Widget之间的距离，在上图分为了Group1及Group2两个群体。先以Group1判断是否存在可拉伸的对象, 接著才判断Group2。所以这5个Widget分别得到了3, 2, 1, 4, 5的优先级。以本例而言，Text1为最高优先，而且其为可拉伸的，故决定将Flex属性加于此。

在Expanded的处理上，是我们目前遇到最大的困难点，甚至人工判断都可能有歧义。上面的规则是我们归纳出众多视觉稿的通解，但不能100%完全解决问题。所以这部份判断错误的部分，我们期待在Plugin的交互中使用人工解决。

= 判断Alignment优化

以上的处理已经可以正确生成Flutter tree，但是我们想进一步地将Flutter代码更加优雅。在此我们针对了三种元件的Alignment做了处理，分别是Container、Row、Column，其概念都是分析内部元件的padding关系，决定为居左、居中、或是居右对齐。

举例如Column内部的children我们去判断左右的padding是否相等。若是则移除其padding，并且加上crossAxisAlignment为center。

针对Row/ Container我们则会判断crossAxisAlignment（垂直方向）以及mainAxisAlignment（水平方向）。水平部份，这边我们采用更精细的方法，我们利用欧式距离建立一个非监督算法，计算views是更为接近哪一个（居左、居中、居右）。算法这边先不详述，之后再以篇幅介绍。

最后：生成Flutter代码

经过前面的步骤后，最终我们产生了一个Flutter Tree。生成时在节点的定义上，我们分为了两种，分别是View与Layout，以是否可以拥有Child为区别。以下是我们针对Flutter Tree所定义的部份类别：

在节点的定义中，皆存储了各节点的Parent、Child属性。根据这些关系，我们定义每个节点的代码样板，例如FColumn对应的样板为：

new Column(
#{alignment},
children: <Widget>[
    #{children},
]
),

最后我们以Root widget开始遍历整颗树，将每个节点所生成的Flutter代码结合，这样我们就可以得到整个Widget tree的代码了。

数据分离

为了更好的重复利用生成代码，我们把生成的代码和数据再进一步做分离。分离后输出分为代码区以及Data model数据区：

我们切割这些区域的目的为简化Widget tree直观上的代码复杂度，以及将数据抽离，让资料可由外部呼叫传入，以达成动态性。

整体架构回顾

总合以上的概念，工程的细部架构如下：

前面所说的针对文字以及Alignment的处理，在这边我们设计了一个工厂模式，如上图中经过Flutter Tree Builder后，我们可以去遍历整颗Widget tree，在工厂中判断判断符合条件的规则，经过处理去震荡优化原本的Widget tree。在这边未来我们可以不断地加上合适的规则，让Widget tree更加优化。

整体架构使用静态分析的方法，读到此各位可能会有疑问：一些如动态的事件、View的Visibility、Input输入文字框等怎么处理？由于这些动态性在静态分析下无法解决，所以我们增强了Plugin上的编辑性，使用者只要勾选某些属性，即会在生成代码时自动判断，在Flutter自动增加对应的逻辑。以弥补静态图无法处理的问题。

由于UI的灵活性高，十个人写的代码可能有十种不同风格。并且在分析上游的UI2DSL，以及Flutter代码的翻译，某些部份的精确性取决于我们的样本的认知，是否能够在有限的样本内观查出泛化的定律，分析上还是存有很多挑战性。

结合落地业务

在整个UI2CODE的效果中，大约七成以上的页面都可以正确分析出来，剩下的是一些小细节如文字的处理等，基本上我们工具都能够将大框架的处理好，使用者可能只需微小的调整。

UI2CODE案子在内部团队上线后，已经在闲鱼APP内的"玩家页面"采用了自动化生成的代码。在采用自动化工具后，大约减少了三分之二的UI开发时间(因初期还在熟悉工作流程，未来相信可以更快速)。同时，若在客户端大量采用我们工具，还可以让团队的代码结构有一些的规范，让生成工具来规范Widget UI以及Data Binding的框架，一致性以及后续的维护，相信是一个很大的诱因。

并且闲鱼团队近期计画开发一款新的APP，在初期时能够快速开发UI，也将采用我们的工具。期望有更多的业务和经验积累。

后续计画

近期我们推出了第一版UI2CODE，先计画于内部团队使用，利用使用的经验，让我们在叠代之下不断提高准确性。并且，我们正在调研结合NLP以及AST(语法树)的可能性，希望能够产出更有质量的代码。

我们也期望未来能将此工具开放于Flutter community，对于推动整个Flutter技术有所推进。希望能让更多人跟我们一起找寻更有效率的写代码方法，如果有任何想法欢迎与我们交流，我们也持续不断地在进化工具中，谢谢各位的阅读！

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