Flutter开发之Dart语法基础（三）

2020-08-11  本文已影响0人  得_道

概览
一、Dart的异步模型
二、Dart的异步操作
三、Dart的异步补充

一、Dart的异步模型

1.1 Dart是单线程的

1.1.1 程序中的耗时操作

开发中的耗时操作：

如何处理耗时的操作呢？

1.1.2 单线程的异步操作

其实它们并不冲突：

而我们开发中的很多耗时操作，都可以基于这样的 非阻塞式调用：

这些操作都不会阻塞我们单线程的继续执行，我们的线程在等待的过程中可以继续去做别的事情：喝杯咖啡、打把游戏，等真正有了响应，再去进行对应的处理即可。

这时，我们可能有两个问题：

1.2 Dart事件循环

1.2.1 什么是事件循环

单线程模型中主要就是在维护着一个事件循环（Event Loop）。

事件循环是什么呢？

事实上事件循环并不复杂，它就是将需要处理的一系列事件（包括点击事件、IO事件、网络事件）放在一个事件队列（Event Queue）中。

不断的从事件队列（Event Queue）中取出事件，并执行其对应需要执行的代码块，直到事件队列清空位置。

我们来写一个事件循环的伪代码：

// 这里我使用数组模拟队列, 先进先出的原则
List eventQueue = []; 
var event;

// 事件循环从启动的一刻，永远在执行
while (true) {
  if (eventQueue.length > 0) {
    // 取出一个事件
    event = eventQueue.removeAt(0);
    // 执行该事件
    event();
  }
}

当我们有一些事件时，比如点击事件、IO事件、网络事件时，它们就会被加入到eventLoop中，当发现事件队列不为空时发现，就会取出事件，并且执行。

1.2.2 事件循环代码模拟

这里我们来看一段伪代码，理解点击事件和网络请求的事件是如何被执行的：

RaisedButton(
  child: Text('Click me'),
  onPressed: () {
    final myFuture = http.get('https://example.com');
    myFuture.then((response) {
      if (response.statusCode == 200) {
        print('Success!');
      }
    });
  },
)

这些代码是如何放在事件循环中执行呢？

尽管onPressed和then中的回调有一些差异，但是它们对于事件循环来说，都是告诉它：我有一段代码需要执行，快点帮我完成。

二、Dart的异步操作

Dart中的异步操作主要使用Future以及async、await.
如果你之前有过前端的ES6、ES7编程经验，那么完全可以将Future理解成Promise，async、await和ES7中基本一致。

2.1 认识Future

2.1.1 同步的网络请求

我们先来看一个例子吧：

import "dart:io";

main(List<String> args) {
  print("main function start");
  print(getNetworkData());
  print("main function end");
}

String getNetworkData() {
  sleep(Duration(seconds: 3));
  return "network data";
}

这段代码会运行怎么的结果呢？


main function start
// 等待3秒
network data
main function end

显然，上面的代码不是我们想要的执行效果，因为网络请求阻塞了main函数，那么意味着其后所有的代码都无法正常的继续执行。

2.1.2 异步的网络请求

我们来对我们上面的代码进行改进，代码如下：

import "dart:io";

main(List<String> args) {
  print("main function start");
  print(getNetworkData());
  print("main function end");
}

Future<String> getNetworkData() {
  return Future<String>(() {
    sleep(Duration(seconds: 3));
    return "network data";
  });
}

我们来看一下代码的运行结果：

获取Future得到的结果

有了Future之后，如何去获取请求到的结果：通过.then的回调：


main(List<String> args) {
  print("main function start");
  // 使用变量接收getNetworkData返回的future
  var future = getNetworkData();
  // 当future实例有返回结果时，会自动回调then中传入的函数
  // 该函数会被放入到事件循环中，被执行
  future.then((value) {
    print(value);
  });
  print(future);
  print("main function end");
}

上面代码的执行结果：

main function start
Instance of 'Future<String>'
main function end
// 3s后执行下面的代码
network data

执行中出现异常

如果调用过程中出现了异常，拿不到结果，如何获取到异常的信息呢？

import "dart:io";

main(List<String> args) {
  print("main function start");
  var future = getNetworkData();
  future.then((value) {
    print(value);
  }).catchError((error) { // 捕获出现异常时的情况
    print(error);
  });
  print(future);
  print("main function end");
}

Future<String> getNetworkData() {
  return Future<String>(() {
    sleep(Duration(seconds: 3));
    // 不再返回结果，而是出现异常
    // return "network data";
    throw Exception("网络请求出现错误");
  });
}

上面代码的执行结果：


main function start
Instance of 'Future<String>'
main function end
// 3s后没有拿到结果，但是我们捕获到了异常
Exception: 网络请求出现错误
2.1.3. Future使用补充

补充一：上面案例的小结
我们通过一个案例来学习了一些Future的使用过程：

补充二：Future的两种状态
事实上Future在执行的整个过程中，我们通常把它划分成了两种状态：

状态一：未完成状态（uncompleted）

状态二：完成状态（completed）

Dart官网有对这两种状态解析，之所以贴出来是区别于Promise的三种状态

补充三：Future的链式调用
上面代码我们可以进行如下的改进：

import "dart:io";

main(List<String> args) {
  print("main function start");

  getNetworkData().then((value1) {
    print(value1);
    return "content data2";
  }).then((value2) {
    print(value2);
    return "message data3";
  }).then((value3) {
    print(value3);
  });

  print("main function end");
}

Future<String> getNetworkData() {
  return Future<String>(() {
    sleep(Duration(seconds: 3));
    // 不再返回结果，而是出现异常
     return "network data1";
  });
}

打印结果如下：

main function start
main function end
// 3s后拿到结果
network data1
content data2
message data3

补充四：Future其他API
Future.value(value)

main(List<String> args) {
  print("main function start");

  Future.value("哈哈哈").then((value) {
    print(value);
  });

  print("main function end");
}

打印结果如下：

main function start
main function end
哈哈哈

疑惑：为什么立即执行，但是哈哈哈是在最后打印的呢？

Future.error(object)

main(List<String> args) {
  print("main function start");

  Future.error(Exception("错误信息")).catchError((error) {
    print(error);
  });

  print("main function end");
}

打印结果如下：

main function start
main function end
Exception: 错误信息

Future.delayed(时间, 回调函数)

main(List<String> args) {
  print("main function start");

  Future.delayed(Duration(seconds: 3), () {
    return "3秒后的信息";
  }).then((value) {
    print(value);
  });

  print("main function end");
}

2.2 await、async

2.2.1 理论概念理解

如果你已经完全搞懂了Future，那么学习await、async应该没有什么难度。

await、async是什么呢？

我们已经知道，Future可以做到不阻塞我们的线程，让线程继续执行，并且在完成某个操作时改变自己的状态，并且回调then或者errorCatch回调。

如何生成一个Future呢？

2.2.2 案例代码演练

我们来对之前的Future异步处理代码进行改造，改成await、async的形式。

我们知道，如果直接这样写代码，代码是不能正常执行的：

import "dart:io";

main(List<String> args) {
  print("main function start");
  print(getNetworkData());
  print("main function end");
}

String getNetworkData() {
  var result = Future.delayed(Duration(seconds: 3), () {
    return "network data";
  });

  return  "请求到的数据：" + result;
}

现在我使用await修改下面这句代码：

String getNetworkData() {
  var result = await Future.delayed(Duration(seconds: 3), () {
    return "network data";
  });

  return  "请求到的数据：" + result;
}

修改后执行代码，会看到如下的错误：

继续修改代码如下：

String getNetworkData() async {
  var result = await Future.delayed(Duration(seconds: 3), () {
    return "network data";
  });

  return  "请求到的数据：" + result;
}

运行代码，依然报错（心想：你妹啊）：

继续修改代码如下：

Future<String> getNetworkData() async {
  var result = await Future.delayed(Duration(seconds: 3), () {
    return "network data";
  });

  return "请求到的数据：" + result;
}

这段代码应该是我们理想当中执行的代码了

2.3 读取json案例

读取json案例代码（了解一下即可）

import 'package:flutter/services.dart' show rootBundle;
import 'dart:convert';
import 'dart:async';

main(List<String> args) {
  getAnchors().then((anchors) {
    print(anchors);
  });
}

class Anchor {
  String nickname;
  String roomName;
  String imageUrl;

  Anchor({
    this.nickname,
    this.roomName,
    this.imageUrl
  });

  Anchor.withMap(Map<String, dynamic> parsedMap) {
    this.nickname = parsedMap["nickname"];
    this.roomName = parsedMap["roomName"];
    this.imageUrl = parsedMap["roomSrc"];
  }
}

Future<List<Anchor>> getAnchors() async {
  // 1.读取json文件
  String jsonString = await rootBundle.loadString("assets/yz.json");

  // 2.转成List或Map类型
  final jsonResult = json.decode(jsonString);

  // 3.遍历List，并且转成Anchor对象放到另一个List中
  List<Anchor> anchors = new List();
  for (Map<String, dynamic> map in jsonResult) {
    anchors.add(Anchor.withMap(map));
  }
  return anchors;
}

三、Dart的异步补充

3.1 任务执行顺序

3.1.1. 认识微任务队列

在前面学习学习中，我们知道Dart中有一个事件循环（Event Loop）来执行我们的代码，里面存在一个事件队列（Event Queue），事件循环不断从事件队列中取出事件执行。

但是如果我们严格来划分的话，在Dart中还存在另一个队列：微任务队列（Microtask Queue）。

那么在Flutter开发中，哪些是放在事件队列，哪些是放在微任务队列呢？

说道这里，你可能已经有点凌乱了，在Dart的单线程中，代码到底是怎样执行的呢？

3.1.2. 如何创建微任务

在开发中，我们可以通过dart中async下的scheduleMicrotask来创建一个微任务

import "dart:async";

main(List<String> args) {
  scheduleMicrotask(() {
    print("Hello Microtask");
  });
}

在开发中，如果我们有一个任务不希望它放在Event Queue中依次排队，那么就可以创建一个微任务了。
Future的代码是加入到事件队列还是微任务队列呢？

Future中通常有两个函数执行体：

那么它们是加入到什么队列中的呢？

// future_1加入到eventqueue中，紧随其后then_1被加入到eventqueue中
Future(() => print("future_1")).then((_) => print("then_1"));

// Future没有函数执行体，then_2被加入到microtaskqueue中
Future(() => null).then((_) => print("then_2"));

// future_3、then_3_a、then_3_b依次加入到eventqueue中
Future(() => print("future_3")).then((_) => print("then_3_a")).then((_) => print("then_3_b"));
3.1.3. 代码执行顺序

我们根据前面的规则来学习一个终极的代码执行顺序案例：

import "dart:async";

main(List<String> args) {
  print("main start");

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

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

  future.then((_) => print("task6"));
  scheduleMicrotask(() => print('task7'));

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

  print("main end");
}

代码执行的结果是：

main start
main end
task7
task1
task6
task2
task3
task5
task4
task8
task9
task10

代码分析：

事实上，上面的代码执行顺序有可能出现在面试中，我们开发中通常不会出现这种复杂的嵌套，并且需要完全搞清楚它的执行顺序；

但是，了解上面的代码执行顺序，会让你对EventQueue和microtaskQueue有更加深刻的理解。

3.2. 多核CPU的利用

3.2.1. Isolate的理解

在Dart中，有一个Isolate的概念，它是什么呢？

在 Isolate 中，资源隔离做得非常好，每个 Isolate 都有自己的 Event Loop 与 Queue，

但是，如果只有一个Isolate，那么意味着我们只能永远利用一个线程，这对于多核CPU来说，是一种资源的浪费。

如果在开发中，我们有非常多耗时的计算，完全可以自己创建Isolate，在独立的Isolate中完成想要的计算操作。

如何创建Isolate呢？

创建Isolate是比较简单的，我们通过Isolate.spawn就可以创建了：

import "dart:isolate";

main(List<String> args) {
  Isolate.spawn(foo, "Hello Isolate");
}

void foo(info) {
  print("新的isolate：$info");
}
3.2.2 Isolate通信机制

但是在真实开发中，我们不会只是简单的开启一个新的Isolate，而不关心它的运行结果：

import "dart:isolate";

main(List<String> args) async {
  // 1.创建管道
  ReceivePort receivePort= ReceivePort();

  // 2.创建新的Isolate
  Isolate isolate = await Isolate.spawn<SendPort>(foo, receivePort.sendPort);

  // 3.监听管道消息
  receivePort.listen((data) {
    print('Data：$data');
    // 不再使用时，我们会关闭管道
    receivePort.close();
    // 需要将isolate杀死
    isolate?.kill(priority: Isolate.immediate);
  });
}

void foo(SendPort sendPort) {
  sendPort.send("Hello World");
}

但是我们上面的通信变成了单向通信，如果需要双向通信呢？

注意：下面的代码不是dart的API，而是Flutter的API，所以只有在Flutter项目中才能运行

main(List<String> args) async {
  int result = await compute(powerNum, 5);
  print(result);
}

int powerNum(int num) {
  return num * num;
}
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