Dart 学习笔记三（异步编程）

isolate机制

​Dart是基于单线程模型的语言。但是在开发中我们经常会进行耗时操作比如网络请求或者访问文件，这些耗时操作会堵塞我们的代码执行，所以在Dart也是有并发机制，名叫isolate。应用程序的启动入口main()函数就是一个类似Android主线程的一个主isolate。与Java的Thread不同的是，Dart中的isolate无法共享内存，不会出现线程不安全情况。

import 'dart:isolate';

int a;

void main() {
 a = 1;
 
 //创建一个消息接收器
 ReceivePort receivePort = ReceivePort();
 //创建isolate
 Isolate.spawn(isolateMain, receivePort.sendPort);

 //接收其他isolate发过来的消息
 receivePort.listen((message) {
   //发过来sendPort,则主isolate也可以向创建的isolate发送消息
   if (message is SendPort) {
     message.send("Nice to meet you, too");
   } else {
     print("接到子isolate消息:" + message);
   }
 });
}

// 新isolate的入口方法
void isolateMain(SendPort sendPort) {
 // isolate是内存隔离的，a的值是在主isolate定义，所以在这里获得null
 print(a);

 ReceivePort receivePort = new ReceivePort();
 sendPort.send(receivePort.sendPort);

 // 向主isolate发送消息
 sendPort.send("Nice to meet you");

 receivePort.listen((message) {
   print("接到主isolate消息:" + message);
 });
}

event-loop

从上面的代码中，在接收消息使用了 listen 函数来监听。假如现在在main函数最后加入sleep休眠，是否会影响 listen 回调的时机呢？

import 'dart:io';
import 'dart:isolate';

int a;

void main() {
  a = 1;
  //创建一个消息接收器
  ReceivePort receivePort = new ReceivePort();
  //创建isolate
  Isolate.spawn(isolateMain, receivePort.sendPort);

  //接收其他isolate发过来的消息
  receivePort.listen((message) {
    //发过来sendPort,则主isolate也可以向创建的isolate发送消息
    if (message is SendPort) {
      message.send("Nice to meet you, too");
    } else {
      print("接到子isolate消息:" + message);
    }
  });

  //增加休眠，是否会影响listen的时机？
  sleep(Duration(seconds: 5));
  print("休眠完成");
}

/// 新isolate的入口函数
void isolateMain(SendPort sendPort) {
  // isolate是内存隔离的，a的值是在主isolate定义的所以这里获得null
  print(a);

  ReceivePort receivePort = new ReceivePort();
  sendPort.send(receivePort.sendPort);
  // 向主isolate发送消息
  sendPort.send("Nice to meet you");

  receivePort.listen((message) {
    print("接到主isolate消息:" + message);
  });
}
//打印结果：
	10
	//这里等待了5秒之后才打印下面的信息
	休眠完成
	接到子isolate消息:Nice to meet you
	接到主isolate消息:Nice to meet you, too

也就是说，我们在休眠5秒的时候，下面的逻辑以及isolate回调的时机都是被影响到了，结果是在等待了5秒之后才打印后面的逻辑以及其他isolate发回来的消息。这里与Android Handler相似，在Dart运行环境中，也是靠事件驱动的，通过event loop不停的从队列中获取消息或者事件来驱动整个应用的运行，isolate发过来的消息就是通过loop处理。但是不同的是在Android中每个线程只有一个Looper所对应的MessageQueue，而Dart中有两个队列，一个叫做event queue(事件队列)，另一个叫做microtask queue(微任务队列)。

​ Dart在执行完main函数之后，就会由Loop开始执行两个任务队列中的Event。首先Loop检查微服务队列，依次执行Event，当微服务队列执行完后，就检查Event queue队列依次执行，在执行Event queue的过程中，没执行完一个Event就再检查一次微服务队列，如果有微服务队列就又会返回去执行。所以微服务队列优先级高，可以利用微服务进行插队。

先来看个例子:

import 'dart:io';

void main(){
 //文件内容永远无法打印出来，因为main函数还没执行完。而then方法是由Loop检查Event queue执行的
 new File("/xxx/xxx/a.txt").readAsString().then((content){
     print(content);
 });
 while(true){}
}

如果需要往微服务中插入Event进行插队：

import 'dart:async';
import 'dart:io';
//结果是限制性了microtask然后执行then方法。
void main(){
  new File("/xxx/xxx/a.txt").readAsString().then((content){
      print(content);
  });
  //future内部就是调用了 scheduleMicrotask
  Future.microtask((){
    print("future: excute microtask");
  });
}

Future

在 Dart 库中随处可见 Future 对象，通常异步函数返回的对象就是一个 Future。 当一个 Future 执行完后，它里面的值 就可以使用了，可以使用 then() 来在 future 完成的时候执行其他代码。Future对象其实就代表了在事件队列中的一个事件的结果。

异常

import 'dart:io';

void main() {
	//当给到一个不存在的文件地址时会发生异常，这时候可以利用catchError捕获此异常。
	//then().catchError() 模式就是异步的 try-catch。
	new File("/xxx/xxx/a1.txt").readAsString().then((content) {
   		 print(content);
 	 }).catchError((e, s) {
   		 print(s);
  	});
}

组合

then()的返回值同样是一个future对象，可以利用队列的原理进行组合异步任务

import 'dart:io';

void main() {
  	new File("/xxx/xxx/a.txt").readAsString().then((content) {
    	print(content);
    	return "1"; //1被转化为 Future类型返回
  	}).then((i){
    	print(i);
  	}).catchError((e, s) {
   	 	print(s);
 	});
}

上面的方式是等待执行完成读取文件之后，再执行一个新的future。如果我们需要等待一组任务都执行完成再统一处理一些事情，可以通过wait()完成。

import 'dart:io';

void main() {
 	Future readDone = new File("/xxx/xxx/a.txt").readAsString();
  	//延迟5s
  	Future delayedDone = Future.delayed(Duration(seconds: 5));

 	Future.wait([readDone, delayedDone]).then((values) {
     	print(values[0]);//第一个future的结果
     	print(values[1]);//第二个future的结果
 	});
}

Stream

Stream(流) 也是在 Dart API 中经常出现，表示发出的一系列的异步数据。 Stream 是一个异步数据源，它是 Dart 中处理异步事件流的统一 API。
Future 表示稍后获得的一个数据，所有异步的操作的返回值都用 Future 来表示。但是 Future 只能表示一次异步获得的数据。而 Stream 表示多次异步获得的数据。比如 IO 处理的时候，每次只会读取一部分数据和一次性读取整个文件的内容相比，Stream 的好处是处理过程中内存占用较小。而 File 的 readAsString()是一次性读取整个文件的内容进来，虽然获得完整内容处理起来比较方便，但是如果文件很大的话就会导致内存占用过大的问题。

import 'dart:io';

void main() {
 	new File("/xxx/xxx/app-release.apk").openRead().listen((List bytes) {
    	print("stream"); // 执行多次
  	});

  	new File("/xxx/xxx/app-release.apk").readAsBytes().then((_){
    	print("future"); // 执行1次
  	});
}

listen()其实就是订阅这个Stream，它会返回一个StreamSubscription订阅者。订阅者肯定就提供了取消订阅的cancel()，去掉后我们的listen中就接不到任何信息了。除了cancel()取消方法之外，我们还可以使用onData()重置listene方法，onDone监听完成等等操作。

import 'dart:async';
import 'dart:io';

void main() {
  StreamSubscription> listen = File("/xxx/xxx/app-release.apk").openRead().listen((List bytes) {
    print("stream执行");
  });
  listen.onData((_){
    print("替代listene");
  });
  listen.onDone((){
    print("结束");
  });
  listen.onError((e,s){
    print("异常");
  });
  //暂停，如果没有继续则会退出程序
  listen.pause();
  //继续
  listen.resume();
}

广播模式

Stream有两种订阅模式：单订阅和多订阅。单订阅就是只能有一个订阅者，上面的使用我们都是单订阅模式，而广播是可以有多个订阅者。通过 Stream.asBroadcastStream() 可以将一个单订阅模式的 Stream 转换成一个多订阅模式的 Stream，isBroadcast 属性可以判断当前 Stream 所处的模式。

import 'dart:io';

void main() {
  var stream = new File("/xxx/xxx/app-release.apk").openRead();
  stream.listen((List bytes) {});
  //错误 单订阅只能有一个订阅者
  //  stream.listen((_){
  //    print("stream");
  //  });

  var broadcastStream =
      new File("/xxx/xxx/app-release.apk").openRead().asBroadcastStream();
  broadcastStream.listen((_) {
    print("订阅者1");
  });
  broadcastStream.listen((_) {
    print("订阅者2");
  });
}

需要注意的是，多订阅模式如果没有及时添加订阅者则可能丢数据。

import 'dart:async';

void main() {
  //默认是单订阅
  var stream = Stream.fromIterable([1, 2, 3,4]);
  //5s后添加订阅者 不会丢失数据
  new Timer(new Duration(seconds: 5), () => stream.listen(print));

  //创建一个流管理器 对一个stream进行管理
  var streamController = StreamController.broadcast();
  //添加
  streamController.add(1);
  //先发出事件再订阅 无法接到通知
  streamController.stream.listen((i) {
    print("broadcast:$i");
  });
  //记得关闭
  streamController.close();

  //这里没有丢失，因为stream通过asBroadcastStream转为了多订阅，但是本质是单订阅流，并不改变原始 stream 的实现特性
  var broadcastStream = Stream.fromIterable([1, 2, 3,4]).asBroadcastStream();
  new Timer(new Duration(seconds: 3), () => broadcastStream.listen(print));
}

async/await

使用async和await的代码是异步的，但是看起来很像同步代码。当我们需要获得A的结果，再执行B，时，你需要then()->then(),但是利用async与await能够非常好的解决回调地狱的问题：

import 'dart:io';

void main() {
  //async 表示这是一个异步方法,await必须再async方法中使用
  //异步方法只能返回 void和Future
  Future readFile() async {
    //await 等待future执行完成再执行后续代码
    String content = await new File("/Users/xiang/enjoy/a.txt").readAsString();
    String content2 = await new File("/Users/xiang/enjoy/a.txt").readAsString();
    //自动转换为 future
    return content;
  }
}