上周六一次视频面中,我在回答问题中提到一句,flutter 的同级Future 都是顺序执行的,面试官立刻问我,你确定吗,一下子把我问住了,这个结论是我忘记在哪里看到的 blog 上面提到的,当时就一直记在了心里,我没有去验证过,也没有需要使用的场景,所以只是当一个结论记着,自己也说不出个所以然来,所以被人问住也是很正常的.很羞愧的是,上周之前,我并不知道 flutter 面试需要考些什么,甚至自以为考官会问我应用层的问题,真是面的一塌糊涂.
话说回来,本着技术探讨的初心,我决定自己测试并探究下这,同级Future 到底是有序还是无序的.

代码测试

import 'dart:async';

import 'package:flutter/material.dart';
import 'package:flutter_psd/common/utils/psdllog.dart';

class AysncTestPage extends StatelessWidget {
  const AysncTestPage({Key? key}) : super(key: key);

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Scaffold(
      appBar: AppBar(
        title: Text(
          '异步测试',
          style: TextStyle(),
        ),
      ),
      body: GestureDetector(onTap: () {
        // testMultipleAsync();
    testAsync();
      }),
    );
  }

  void testAsync() {
    // 第一种
    Future(() => psdllog(1),);
    Future(() => psdllog(2));
    Future(() => psdllog(3));
    Future(() => psdllog(4));
    Future(() => psdllog(5));
    Future(() => psdllog(6));
    Future(() => psdllog(7));
    Future(() => psdllog(8));
    Future(() => psdllog(9));
    Future(() => psdllog(10));
    Future(() => psdllog(11));
    Future(() => psdllog(12));

    // 第二种
    // Future.delayed(Duration(milliseconds: 500)).then((value) => psdllog(11));
    // Future.delayed(Duration(milliseconds: 500)).then((value) => psdllog(22));
    // Future.delayed(Duration(milliseconds: 500)).then((value) => psdllog(33));
    // Future.delayed(Duration(milliseconds: 500)).then((value) => psdllog(44));
    // Future.delayed(Duration(milliseconds: 500)).then((value) => psdllog(55));
    // Future.delayed(Duration(milliseconds: 500)).then((value) => psdllog(66));
    // Future.delayed(Duration(milliseconds: 500)).then((value) => psdllog(77));
    // Future.delayed(Duration(milliseconds: 500)).then((value) => psdllog(88));
    // Future.delayed(Duration(milliseconds: 500)).then((value) => psdllog(99));

    // 第三种
    // for (var i = 0; i < 10000; i++) {
    //   Future.delayed(Duration(milliseconds: 1500)).then((value) => psdllog(i));
    // }

    // 第四种
    // Future(() => psdllog(111111),);
    // Future.delayed(Duration(milliseconds: 500), () {
    //   psdllog(2222222);
    // });
    // Future(() => psdllog(333333),);
  }

  testMultipleAsync() {
    // 测试各类 async
    print("main start");

    final future = Future(() => null);
    Future(() => print("task1"));

    Future(() => print("task2")).then((_) {
      print("task3");
      scheduleMicrotask(() => print('task4'));
    }).then((_) => print("task5"));

    future.then((_) => print("task6"));
    scheduleMicrotask(() => print('task7'));
    Future.value(3).then((val) => print('task11'));

    Future(() => print('task8'))
        .then((_) => Future(() => print('task9')))
        .then((_) => print('task10'));

    print("main end");
  }
}

代码中,我测试的逻辑很简单,在点击手势中调用testAsync方法,然后多次测试我展示的前三种方法,结果均是先加入的先执行,后加入的后执行,这与我们的iOS 中的串行队列类似.

源码查找

Future实现

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可以看出来,future 的调用是在 Timer 中执行的,Timer.run实际上是创建了一个 duration 为 zero 的 timer 去run

static void run(void Function() callback) {
    new Timer(Duration.zero, callback);
  }

现在问题就转换成了,多个Timer的 duration为 zero 的时候,调用顺序是什么

Timer 源码

factory Timer(Duration duration, void Function() callback) {
    if (Zone.current == Zone.root) {
      // No need to bind the callback. We know that the root's timer will
      // be invoked in the root zone.
      return Zone.current.createTimer(duration, callback);
    }
    return Zone.current
        .createTimer(duration, Zone.current.bindCallbackGuarded(callback));
  }

timer 的创建是在调用 zone 的createTimer生成的.我们最终可以追溯到的是

Timer createTimer(Duration duration, void f()) {
    var implementation = this._createTimer;
    ZoneDelegate parentDelegate = implementation.zone._parentDelegate;
    CreateTimerHandler handler = implementation.function;
    return handler(implementation.zone, parentDelegate, this, duration, f);
  }

其实到这里,还是无法看出实际 timer 的执行步骤

整个dart:async 中 timer 的代码在上面展示了,不知道是什么原因,真正的_timer 实现我并没有找到,Zone 函数中关于 timer 的创建都被抛给 delegate(rootZone)了,到目前为止,我们只能知道_createTimer的执行是按顺序执行下来的,代码到这里为止,同级的Future 是按顺序_createTimer 的,但是 实际上 timer 的创建,即Timer._createTimer,我并没有找到,线索到这就断掉了...

timer 的真正实现

终于,在多番查找后,我终于在网上找到了 dart 对于 timer 的源码实现, 戳这
这篇文章讲的很细很细,作者大逗大人对于每个代码都增加了注释,建议每个人认真反复阅读三遍,需要了解人可以全部看看.
回到正题,我们本着我们探究问题去查找,我只截取对我们问题有帮助的部分代码.

• 创建 timer 的实现

  static Timer _createTimer(
      void callback(Timer timer), int milliSeconds, bool repeating) {
    //milliSeconds不能小于0，小于0也就意味着超时，需要立即执行。
    if (milliSeconds < 0) {
      milliSeconds = 0;
    }

    //获取当前时间
    int now = VMLibraryHooks.timerMillisecondClock();
    //得到Timer的唤醒时间
    int wakeupTime = (milliSeconds == 0) ? now : (now + 1 + milliSeconds);
    
    //创建一个Timer对象
    _Timer timer =
        new _Timer._internal(callback, wakeupTime, milliSeconds, repeating);
    //将新创建的Timer放到适当的结构中，并在必要时进行对应的通知。
    //如果Timer中是异步任务，则加入到链表中，否则加入到二叉堆中
    timer._enqueue();
    return timer;
  }

注意这里, 将新创建的Timer放到适当的结构中，并在必要时进行对应的通知。如果Timer中是非异步任务(即 zero_event, 时间戳为0的任务)，则加入到链表中，否则加入到二叉堆中,但是不管他们是链表形式插入还是二叉堆形式插入,他们的存取都是有顺序的.

• timer的排序

//将Timer添加到二叉堆或者链表中，如果唤醒时间相同则按照先进先出的规则来取出
  void _enqueue() {
    if (_milliSeconds == 0) {
      if (_firstZeroTimer == null) {
        _lastZeroTimer = this;
        _firstZeroTimer = this;
      } else {
        _lastZeroTimer._indexOrNext = this;
        _lastZeroTimer = this;
      }
      // Every zero timer gets its own event.
      _notifyZeroHandler();
    } else {
      _heap.add(this);
      if (_heap.isFirst(this)) {
        _notifyEventHandler();
      }
    }
  }

可以推断出,在我执行之前的代码中

    Future(() => psdllog(1),);
    Future(() => psdllog(2));
    Future(() => psdllog(3));
    Future(() => psdllog(4));
    Future(() => psdllog(5));
    Future(() => psdllog(6));

1到9的 Future 代码会按照从上而下的顺序被添加到链表中

    Future.delayed(Duration(milliseconds: 500)).then((value) => psdllog(11));
    Future.delayed(Duration(milliseconds: 500)).then((value) => psdllog(22));
    Future.delayed(Duration(milliseconds: 500)).then((value) => psdllog(33));
    Future.delayed(Duration(milliseconds: 500)).then((value) => psdllog(44));
    Future.delayed(Duration(milliseconds: 500)).then((value) => psdllog(55));
    Future.delayed(Duration(milliseconds: 500)).then((value) => psdllog(66));
    Future.delayed(Duration(milliseconds: 500)).then((value) => psdllog(77));
    Future.delayed(Duration(milliseconds: 500)).then((value) => psdllog(88));
    Future.delayed(Duration(milliseconds: 500)).then((value) => psdllog(99));

11-99会被添加到二叉堆中,我们不用管二叉堆内部是如何实现的,只需要知道这个

//首先根据唤醒时间来排序，如果唤醒时间相同则根据timer的_id来排序
  int _compareTo(_Timer other) {
    int c = _wakeupTime - other._wakeupTime;
    if (c != 0) return c;
    return _id - other._id;
  }

对于时间相同的 timer,判断 timer 的 _id,那_timer 的 id 是如何被赋值的呢? 在上面的_createTimer其实已经提到过了

//创建一个Timer对象
  _Timer._internal(
      this._callback, this._wakeupTime, this._milliSeconds, this._repeating)
      : _id = _nextId();

//获取下一个可用id
  static int _nextId() {
    var result = _idCount;
    _idCount = (_idCount + 1) & _ID_MASK;
    return result;
  }

看到这里其实就能发现,对于Delay 时间相同的异步任务,timer 的 id 是按自动递增1的,即先执行 Timer.run 的 timer id 更小点,这也能推断出延时任务的 Future,duration 相同的话,先运行的Future 先执行.

• 调用 timer

static void _handleMessage(msg) {
    var pendingTimers;
    if (msg == _ZERO_EVENT) {
      //获取包含异步任务的timer
      pendingTimers = _queueFromZeroEvent();
    } else {
      _scheduledWakeupTime = null; // Consumed the last scheduled wakeup now.
      //获取已经超时的timer
      pendingTimers = _queueFromTimeoutEvent();
    }
    //执行Timer的回调方法
    _runTimers(pendingTimers);
    //如果当前没有待执行的Timer，则通知event handler或者关闭port
    _notifyEventHandler();
  }

跳转到_queueFromZeroEvent()

static List _queueFromZeroEvent() {
    var pendingTimers = new List();
    
    //从二叉堆中查询到期时间小于_firstZeroTimer的timer，并加入到一个List中
    var timer;
    while (!_heap.isEmpty && (_heap.first._compareTo(_firstZeroTimer) < 0)) {
      timer = _heap.removeFirst();
      pendingTimers.add(timer);
    }
    //获取链表中的第一个timer
    timer = _firstZeroTimer;
    _firstZeroTimer = timer._indexOrNext;
    timer._indexOrNext = null;
    pendingTimers.add(timer);
    return pendingTimers;
  }

这里可以看出,调用时取的是_firstZeroTimer,在该方法中，会将二叉堆中唤醒时间比链表中的第一个timer对象唤醒时间还短的timer对象加入到集合pendingTimers中，然后再将链表中的第一个timer对象加入到集合pendingTimers中。

取非延时的 timer 是从 链表的第一个一个个往后取的.

取异步任务的 timer是从二叉树 先按时间升序,然后再按_id 升序

所以,Duration 相同的前提下,Future 的同级代码一定会按照顺序执行timer 中的function

拖展

答案是1,-500,2,3,500,其实-500的 future 其实也是被添加到异步任务中,只不过,在执行过程中,
_notifyEventHandler-> _handleMessage-> _queueFromTimeoutEvent(获取超时的 timer),执行.

iOS 的思考

future 同级按顺序执行,与 iOS 串行队列很像,都是先进先出,按顺序执行,只不过 iOS 的不开源,导致我做了这么久,也没去思考过,iOS 串行队列的实现到底是怎么实现的.dart 开源的好处也就是体现在了这里,

一个小问题

在研究这个的同时，我也顺便看了下其他的关于异步任务，微队列的相关知识,也算是真正的了解了 flutter 的 future,scheduleMicrotask等执行顺序,那么,现在压力来到了读者这边,下面这道题是我在网上看到的一道比较全面的题目了

test() {
    // 测试各类 async
    print("main start");

    final future = Future(() => null);
    Future(() => print("task1"));

    Future(() => print("task2")).then((_) {
      print("task3");
      scheduleMicrotask(() => print('task4'));
    }).then((_) => print("task5"));

    future.then((_) => print("task6"));
    scheduleMicrotask(() => print('task7'));
    Future.value(3).then((val) => print('task11'));

    Future(() => print('task8'))
        .then((_) => Future(() => print('task9')))
        .then((_) => print('task10'));

    print("main end");
  }

还有下面这道是我想出来的题目,跟上面类似,不过增加 Future.microtask,俗话说,两道题全对,那才叫真的理解了,希望读者们可以讲对,并且讲明为什么.

test() {
    psdllog(0);

    var future1 = Future(() => psdllog(1));

    var future2 = Future.value(0).then((value) => psdllog(2));

    Future.value(0).then((value) => psdllog(3));

    Future.microtask(() => psdllog(4));

    scheduleMicrotask(() => psdllog(5));

    future1.then((value) {

      psdllog(6);

      scheduleMicrotask(() {

        psdllog(7);

        Future(() => psdllog(8),);
      });
    });
    future2.then((value) => psdllog(9));

    Future(() => psdllog(10),);

    psdllog(11);
  }

这些题目才算是真正的面试八股文,汇聚了 部分 future会被放到微队列,微队列与事件队列的执行循环,future 的 then 函数调用顺序,微队列任务或事件任务中调用 future 等执行顺序,你们能真正弄懂这个考题吗,后面我会找时间把这部分内容补上的,唉,坑越埋越多了~
最近一段时间,先把面试八股文背好先,找个稳妥点的工作,如果要更新文章的话,估计都会跟面试有搭噶,其他的坑后面再说~