Dart语言学习-异步编程Isolate

前言

Dart是谷歌开发的计算机编程语言,它被用于web,服务器,移动应用等领域的开发,Dart亮相于2011年,2015年5月的Dart开发者峰会上,亮相了基于Dart语言的移动应用开发框架Sky,后更名为Flutter

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Isolate

Dart基于事件循环的异步模型,可以将耗时操作加入事件队列中,但是事件队列中的时间也是互相阻塞的按照顺序执行,某些耗时大的操作可以使用多线程,Dart提供了Isolate可以让多个任务并发执行

Isolate可以理解为Dart中的线程,它与线程的最大区别就是多个Isolate之间不能共享内存,这避免了线程安全问题,并且多个Isolate之间独立垃圾回收减少了垃圾回收的性能消耗,每个Isolate都有自己的事件循环,Isolate之间通过消息进行通信

  • 多个Isolate之间不能共享内存,提高了线程安全性以及垃圾回收的性能
  • 每个Isolate都有自己独立的事件循
  • Isolate之间通过消息进行通信
图片6.png

创建一个新的Isolate

大部分的Dart APP运行在一个单一的Isolate中,如果情况需要我们则需要在主Isolate中创建一个新的Isolate

spawnUri
在另一个文件中,启动一个新的main函数

  external static Future spawnUri(
      Uri uri, //新的Isolate文件路径
      List args, //传递给启动main函数的参数列表
      var message, //其他附加参数消息
      {bool paused = false, //可选参数
      SendPort? onExit,
      SendPort? onError,
      bool errorsAreFatal = true,
      bool? checked,
      Map? environment,
      @Deprecated('The packages/ dir is not supported in Dart 2')
          Uri? packageRoot,
      Uri? packageConfig,
      bool automaticPackageResolution = false,
      @Since("2.3")
          String? debugName});
//启动SubIsolate.dart的main函数,并且传递参数['data1',"data2","data3"],以及对象sendPort
Isolate subIsolate = await Isolate.spawnUri(new Uri(path: "SubIsolate.dart"), ['data1',"data2","data3"], sendPort)

spawn
如果不希望出现两个main函数,需要在同一个文件中创建一个新的Isolatespawn可以直接将一个同文件中的函数运行在另一个Isolate

//启动一个新的Isolate,并执行load函数,传入参数 {"args":{"data1","data2"},"sendPort":sendPort}
Isolate subIsolate = await Isolate.spawn(load, {"args":{"data1","data2"},"sendPort":sendPort});

Isolate之间进行通信

ReceivePort 用来接收SendPort发出的信息
SendPort 用来发送信息,对应一个ReceivePort,发送的信息会被ReceivePort接收
void send(Object? message) SendPort的函数永安里进行消息发送,消息内容是一个自定义的Object

main() {
  ReceivePort receivePort = new ReceivePort();
  SendPort sendPort = receivePort.sendPort;
  receivePort.listen((message) {
      print('receive $message');
      receivePort.close(); //收到消息后关闭了ReceivePort
  });
  print('listener complete');
  sendPort.send('msg');
  sendPort.send('msg1');
}
打印结果
listener complete
receive msg

使用案例
Isolate会在程序开始启动时打印启动时间,耗时加载图片,打印启动完成时间,其中加载图片的操作需要在另一个Isolate中执行,并且当其开始执行以及执行到一半时,主Isolate需要收到消息,并且在耗时加载图片完成之后通知主Isolate将其关闭

Isolate

printBootTime()
loadImg()
init()

import 'dart:isolate';

main(){

 printBootTime();

 loadImg();

 init();

}

printBootTime(){
  print("启动时间"+DateTime.now().millisecondsSinceEpoch.toString());
}

loadImg() async{
  print("开始加载图片");
  ReceivePort receivePort = new ReceivePort();
  //用于消息发送
  SendPort sendPort = receivePort.sendPort;
 //启动一个新的Isolate 
  Isolate subIsolate = await Isolate.spawnUri(new Uri(path: "SubIsolate.dart"), ['data1',"data2","data3"], sendPort);
  receivePort.listen((message) {
    print('主Isolate收到消息 ${message[0]}');
    if(message[1] == 1){
      //进行中
    } else if(message[1] == 2){
      //加载完毕
      subIsolate.kill();
      print("子Isolate关闭");
    }
  });

}

init(){
  print("初始化参数");
}

Isolate

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

main(args,SendPort mainSendPort){
  print("SubIsolate.dart main args-> $args");
  mainSendPort.send(['开始进行加载',0]);
  sleep(new Duration(seconds: 2));
  mainSendPort.send(['加载中',1]);
  sleep(new Duration(seconds: 2));
  mainSendPort.send(['加载完毕',2]);
}

打印结果

启动时间1624803408026
开始加载图片
初始化参数
SubIsolate.dart main args-> [data1, data2, data3]
主Isolate收到消息 开始进行加载
//两秒后
主Isolate收到消息 加载中
//两秒后
主Isolate收到消息 加载完毕
子Isolate个关闭

案例分析

  • Isolate创建了一对消息发送/接收器
  • 在启动子Isolate时候将主Isolate的消息发送器传递
  • Isolate在消息变化时,通过传入的消息发送器发送消息,从而主可以拿到子的信息

这是案例一个单向的信息传递,如果消息传递过程中,需要主向子发送消息,则子可以通过朱德发送器以消息的形式发送子的消息发送器去到主

Future与Isolate的选择

DartFutureIsolate均可以达到异步的效果,前者是基于事件循环的异步模型,后者是通过启动了另一个Isolate相当于是一个轻量级的线程,Isolate虽然相比Future更有优势,但也不能滥用

  • Isolate开销要大于FutureFuture是执行在单线程上的异步,当线程有空闲时候就会执行耗时操作,未来回调结果,如果不是很长的耗时操作,则使用Future即可
  • 当有很长的耗时操作,推荐使用Isolate,这种情况下Isolate的大开销是值得的,并且如果在Future上执行太长的耗时操作也会使事件队列阻塞,导致耗时操作无法依次执行
  • 至于这个耗时的判断,一般几毫秒选择Future,数百毫秒选择Isolate
  • FutureIsolate的选择,以及单线程语言的优劣,是一个需要持续思考的问题

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