「快速上手Flutter开发系列教程」之线程和异步UI开发指南

Flutter异步编程

在这篇文章中，将向大家分享在Flutter中：

怎么编写异步的代码？
怎么把工作放到后台线程执行？
如何进行网络请求？
如何为长时间运行的任务添加一个进度指示器？

这些Flutter开发的实用技能。

怎么编写异步的代码？

Dart有一个单线程执行模型，支持Isolate（一种在另一个线程上运行Dart代码的方法），一个事件循环和异步编程。除非你自己创建一个 Isolate ，否则你的 Dart 代码永远运行在主UI 线程，并由 event loop 驱动。Flutter 的 event loop 和 iOS 中的 main loop 相似：Looper 是附加在主线程上的。

Dart 的单线程模型，并不意味着你写的代码一定要作为阻塞操作的方式运行，从而卡住 UI。相反，可以使用 Dart 语言提供的异步工具，例如 async / await，来实现异步操作。

举个例子，你可以使用 async / await来让 Dart 帮你做一些繁重的工作，编写网络请求代码而不会挂起 UI：

loadData() async {
  String dataURL = "https://jsonplaceholder.typicode.com/posts";
  http.Response response = await http.get(dataURL);
  setState(() {
    widgets = json.decode(response.body);
  });
}

上面做法等价于Android中的runOnUiThread。
以上代码片段的完整部分可以在课程源码中查找。

一旦 await 的网络请求完成，通过调用 setState() 来更新 UI，这会触发 widget 子树的重建，并更新相关数据。

下面的例子展示了异步加载数据，并用 ListView 展示出来：

loadData-async

import 'dart:convert';

import 'package:flutter/material.dart';
import 'package:http/http.dart' as http;

void main() {
  runApp(SampleApp());
}

class SampleApp extends StatelessWidget {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return MaterialApp(
      title: 'Sample App',
      theme: ThemeData(
        primarySwatch: Colors.blue,
      ),
      home: SampleAppPage(),
    );
  }
}

class SampleAppPage extends StatefulWidget {
  SampleAppPage({Key key}) : super(key: key);

  @override
  _SampleAppPageState createState() => _SampleAppPageState();
}

class _SampleAppPageState extends State {
  List widgets = [];

  @override
  void initState() {
    super.initState();

    loadData();
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Scaffold(
      appBar: AppBar(
        title: Text("Sample App"),
      ),
      body: ListView.builder(
          itemCount: widgets.length,
          itemBuilder: (BuildContext context, int position) {
            return getRow(position);
          }));
  }

  Widget getRow(int i) {
    return Padding(
      padding: EdgeInsets.all(10.0),
      child: Text("Row ${widgets[i]["title"]}")
    );
  }

  loadData() async {
    String dataURL = "https://jsonplaceholder.typicode.com/posts";
    http.Response response = await http.get(dataURL);
    setState(() {
      widgets = json.decode(response.body);
    });
  }
}

怎么把工作放到后台线程执行？

由于 Flutter 是单线程并且跑着一个 event loop（就像 Node.js），因此你不必担心线程管理或生成后台线程。如果你正在做 I/O 操作，如访问磁盘或网络请求，可以安全地使用 async / await来完成。如果你需要做让 CPU 执行繁忙的计算密集型任务，你需要使用 Isolate 来避免阻塞 event loop。

在Android中，当你想访问一个网络资源时，你通常会创建一个AsyncTask，当你需要一个耗时的后台任务时，你通常需要IntentService，在Flutter中则不需要这么繁琐。

对于 I/O 操作，通过关键字 async把方法声明为异步方法，然后通过await关键字等待该异步方法执行完成：

loadData() async {
  String dataURL = "https://jsonplaceholder.typicode.com/posts";
  http.Response response = await http.get(dataURL);
  setState(() {
    widgets = json.decode(response.body);
  });
}

在Android中，当你继承AsyncTask时，通常会覆盖3个方法，OnPreExecute、doInBackground和onPostExecute。在Flutter中没有这种模式的等价物，因为你只需await函数执行完成，而Dart的事件循环将负责其余的事情。

以上就是对诸如网络请求、数据库访问等，I/O 操作的典型做法。

然而，有时候你需要处理大量的数据，这会导致你的 UI 挂起。在 Flutter 中，使用 Isolate 来发挥多核心 CPU 的优势来处理那些长期运行或是计算密集型的任务。

Isolate 是分离的运行线程，并且不和主线程的内存堆共享内存。这意味着你不能访问主线程中的变量，或者使用 setState() 来更新 UI。正如它们的名字一样，Isolate 不能共享内存。

下面的例子展示了一个简单的Isolate是如何把数据返回给主线程来更新 UI 的：

import 'dart:isolate';
...
loadData() async {
    // 打开ReceivePort以接收传入的消息
    ReceivePort receivePort = ReceivePort();
    //创建并生成与当前Isolate共享相同代码的Isolate
    await Isolate.spawn(dataLoader, receivePort.sendPort);

    // 流的第一个元素
    SendPort sendPort = await receivePort.first;
    // 流的第一个元素被收到后监听会关闭，所以需要新打开一个ReceivePort以接收传入的消息
    ReceivePort response = ReceivePort();
    //通过此发送端口向其对应的“ReceivePort”①发送异步[消息]，这个“消息”指的是发送的参数②。
    sendPort.send(
        ["https://jsonplaceholder.typicode.com/posts", response.sendPort]);
    // 获取端口发送来的数据③
    List msg = await response.first;

    setState(() {
      widgets = msg;
    });
  }

  // isolate的入口函数，该函数会在新的Isolate中调用，Isolate.spawn的message参数会作为调用它时的唯一参数
  static dataLoader(SendPort sendPort) async {
    // 打开ReceivePort①以接收传入的消息
    ReceivePort port = ReceivePort();

    // 通知其他的isolates，本isolate 所监听的端口
    sendPort.send(port.sendPort);
    // 获取其他端口发送的异步消息 msg② -> ["https://jsonplaceholder.typicode.com/posts", response.sendPort]
    await for (var msg in port) {
      //等价于List msg= await port.first;
      String data = msg[0];
      SendPort replyTo = msg[1];

      String dataURL = data;
      http.Response response = await http.get(dataURL);
      // 其对应的“ReceivePort”发送解析出来的JSON数据③
      replyTo.send(json.decode(response.body));
    }
  }

以上代码片段的完整部分可以在课程源码中查找。

这里，dataLoader() 是一个运行于自己独立执行线程上的 Isolate。在 Isolate 里，你可以执行 CPU 密集型任务（例如解析一个庞大的 json，解析json也是很耗时的哦），或是计算密集型的数学操作，如加密或信号处理等。

你可以运行下面的完整例子：

import 'dart:convert';
import 'dart:isolate';

import 'package:flutter/material.dart';
import 'package:http/http.dart' as http;

void main() {
  runApp(SampleApp());
}

class SampleApp extends StatelessWidget {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return MaterialApp(
      title: 'Sample App',
      theme: ThemeData(
        primarySwatch: Colors.blue,
      ),
      home: SampleAppPage(),
    );
  }
}

class SampleAppPage extends StatefulWidget {
  SampleAppPage({Key key}) : super(key: key);

  @override
  _SampleAppPageState createState() => _SampleAppPageState();
}

class _SampleAppPageState extends State {
  List widgets = [];

  @override
  void initState() {
    super.initState();
    loadData();
  }

  showLoadingDialog() {
    if (widgets.length == 0) {
      return true;
    }

    return false;
  }

  getBody() {
    if (showLoadingDialog()) {
      return getProgressDialog();
    } else {
      return getListView();
    }
  }

  getProgressDialog() {
    return Center(child: CircularProgressIndicator());
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Scaffold(
        appBar: AppBar(
          title: Text("Sample App"),
        ),
        body: getBody());
  }

  ListView getListView() => ListView.builder(
      itemCount: widgets.length,
      itemBuilder: (BuildContext context, int position) {
        return getRow(position);
      });

  Widget getRow(int i) {
    return Padding(
        padding: EdgeInsets.all(10.0),
        child: Text("Row ${widgets[i]["title"]}"));
  }

  loadData() async {
    // 打开ReceivePort以接收传入的消息
    ReceivePort receivePort = ReceivePort();
    //创建并生成与当前Isolate共享相同代码的Isolate
    await Isolate.spawn(dataLoader, receivePort.sendPort);

    // 流的第一个元素
    SendPort sendPort = await receivePort.first;
    // 流的第一个元素被收到后监听会关闭，所以需要新打开一个ReceivePort以接收传入的消息
    ReceivePort response = ReceivePort();
    //通过此发送端口向其对应的“ReceivePort”①发送异步[消息]，这个“消息”指的是发送的参数②。
    sendPort.send(
        ["https://jsonplaceholder.typicode.com/posts", response.sendPort]);
    // 获取端口发送来的数据③
    List msg = await response.first;

    setState(() {
      widgets = msg;
    });
  }

  // isolate的入口函数，该函数会在新的Isolate中调用，Isolate.spawn的message参数会作为调用它时的唯一参数
  static dataLoader(SendPort sendPort) async {
    // 打开ReceivePort①以接收传入的消息
    ReceivePort port = ReceivePort();

    // 通知其他的isolates，本isolate 所监听的端口
    sendPort.send(port.sendPort);
    // 获取其他端口发送的异步消息 msg② -> ["https://jsonplaceholder.typicode.com/posts", response.sendPort]
    await for (var msg in port) {
      //等价于List msg= await port.first;
      String data = msg[0];
      SendPort replyTo = msg[1];

      String dataURL = data;
      http.Response response = await http.get(dataURL);
      // 其对应的“ReceivePort”发送解析出来的JSON数据③
      replyTo.send(json.decode(response.body));
    }
  }
}

关于Flutter的更多异步编程知识，可以学习《Flutter从入门到进阶-实战携程网App》。

如何进行网络请求？

在 Flutter 中，使用流行的 http package 做网络请求非常简单。它把你可能需要自己做的网络请求操作抽象了出来，让发起请求变得简单。

要使用 http 包，在 pubspec.yaml 中添加如下依赖：

dependencies:
  ...
  http: ^0.12.0+1

发起网络请求，在 http.get() 这个 async 方法中使用 await ：

import 'dart:convert';

import 'package:flutter/material.dart';
import 'package:http/http.dart' as http;
[...]
  loadData() async {
    String dataURL = "https://jsonplaceholder.typicode.com/posts";
    http.Response response = await http.get(dataURL);
    setState(() {
      widgets = json.decode(response.body);
    });
  }
}

以上代码片段的完整部分可以在课程源码中查找。

一旦获得结果后，你可以通过调用setState来告诉Flutter更新其状态，setState将使用网络调用的结果更新UI。

关于网络请求的更多内容和实战技巧可学习《基于Http实现网络操作》部分的课程。

如何为长时间运行的任务添加一个进度指示器？

在 iOS 中，在后台运行耗时任务时我们通常会使用 UIProgressView。
在 Android 中，在后台运行耗时任务时我们通常会使用 ProgressBar。

那么，在Flutter也有与之对应的widget叫ProgressIndicator。通过一个布尔 flag 来控制是否展示进度。在任务开始时，告诉 Flutter 更新状态，并在结束后隐藏。

在下面的例子中，build 函数被拆分成三个函数。如果 showLoadingDialog() 是 true （当 widgets.length == 0 时），则渲染 ProgressIndicator。否则，当数据从网络请求中返回时，渲染 ListView：

import 'dart:convert';

import 'package:flutter/material.dart';
import 'package:http/http.dart' as http;

void main() {
  runApp(SampleApp());
}

class SampleApp extends StatelessWidget {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return MaterialApp(
      title: 'Sample App',
      theme: ThemeData(
        primarySwatch: Colors.blue,
      ),
      home: SampleAppPage(),
    );
  }
}

class SampleAppPage extends StatefulWidget {
  SampleAppPage({Key key}) : super(key: key);

  @override
  _SampleAppPageState createState() => _SampleAppPageState();
}

class _SampleAppPageState extends State {
  List widgets = [];

  @override
  void initState() {
    super.initState();
    loadData();
  }

  showLoadingDialog() {
    return widgets.length == 0;
  }

  getBody() {
    if (showLoadingDialog()) {
      return getProgressDialog();
    } else {
      return getListView();
    }
  }

  getProgressDialog() {
    return Center(child: CircularProgressIndicator());
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Scaffold(
        appBar: AppBar(
          title: Text("Sample App"),
        ),
        body: getBody());
  }

  ListView getListView() => ListView.builder(
      itemCount: widgets.length,
      itemBuilder: (BuildContext context, int position) {
        return getRow(position);
      });

  Widget getRow(int i) {
    return Padding(padding: EdgeInsets.all(10.0), child: Text("Row ${widgets[i]["title"]}"));
  }

  loadData() async {
    String dataURL = "https://jsonplaceholder.typicode.com/posts";
    http.Response response = await http.get(dataURL);
    setState(() {
      widgets = json.decode(response.body);
    });
  }
}

未完待续

Flutter入门基础知识
Flutter主题和文字处理
Flutter什么是声明式UI
Flutter布局与列表
Flutter手势检测及触摸事件处理
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Flutter线程和异步UI
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