Flutter非同步程式設計: Futures

天涯不歸客發表於2018-12-27
Flutter非同步程式設計

重點

  • Dart程式碼執行在一個已執行的執行緒內。
  • 阻塞執行緒執行的程式碼能夠使程式凍結。
  • Future物件（Futures）表示非同步執行的結果（將要完成的執行結果或I/O操作）。
  • 非同步函式使用await()(或者用then())，暫停執行直到future完成。
  • 非同步函式使用try-cache表示式，捕獲錯誤。
  • 構造一個isolate(web 使用 worker)，立刻執行程式碼，

Dart程式碼執行在一個已執行的執行緒內。如果Dart程式碼阻塞，例如，執行一個長時間運算或者等待I/O操作，程式將要凍結。非同步操作可以讓你在等待一個操作完成時，進行其他工作。Dart使用Future物件（Futures）表示非同步執行結果。你可以使用async和await也可以使用Future API，進行futures開發。

Node: 所有Dart程式碼執行在isolate上下文中，這個isolate擁有Dart程式碼所有記憶體。當Dart程式碼執行時，isolate內不能執行其他程式碼。如果你想多部分Dart程式碼同時執行，你能執行他們在其他的isolate（Web 用workers代替 isolate）。多個isolate同時執行，通常執行在各自的CPU核心上。isolate不共享記憶體，他們之間的唯一溝通方式是傳送訊息。關於isolate更多內容，請檢視文件isolates或者web workers

介紹

讓我們看一些可能導致程式凍結的程式碼：

// Synchronous codevoid printDailyNewsDigest() { 
 var newsDigest = gatherNewsReports();
 // Can take a while.  print(newsDigest);

  }main() { 
 printDailyNewsDigest();
  printWinningLotteryNumbers();
  printWeatherForecast();
  printBaseballScore();

  }複製程式碼

我們的程式收集當天的新聞，並列印它，然後列印一些使用者感興趣的其他專案:

<
gathered news goes here>
Winning lotto numbers: [23, 63, 87, 26, 2]Tomorrow's forecast: 70F, sunny.Baseball score: Red Sox 10, Yankees 0複製程式碼

我們的程式碼是有潛在問題的：由於gatherNewsReports()阻塞，餘下的程式碼只能一直等待gatherNewsReports()從檔案讀取返回值之後執行。如果讀取檔案花費很長時間，使用者必須等，儘管使用者可能更想知道他們是否贏了彩票，明天的天氣是什麼，誰贏了今天的比賽。

為了保證程式響應，Dart庫作者處理耗時操作時使用非同步模式，這些函式使用future作為返回值。

#Future 是什麼？future是一個Future物件，它表示一個非同步操作產生一個T型別的結果。如果結果為不可用的值，返回型別為Future。當一個返回futrue的函式被呼叫時，有兩件事發生：

  1. 該函式將加入工作佇列，並返回一個未完成的Future物件。
  2. 之後，當操作完成後，返回完成的Future物件值或者錯誤。

使用future，有兩種方式：

  • 用async 和 await
  • 用Future API

Async 和 await

async和await是Dart支援非同步程式設計的一部分。他們允許你寫非同步程式碼，看起來像同步程式碼並且不需要使用Future API。非同步函式即是將async關鍵字放在函式體前即可。await關鍵字只用在async函式。下面程式使用async和await模擬從 www.dartlang.org. 讀取內容：

// Copyright (c) 2013, the Dart project authors.  Please see the AUTHORS file// for details. All rights reserved. Use of this source code is governed by a// BSD-style license that can be found in the LICENSE file.import 'dart:async';
Future<
void>
 printDailyNewsDigest() async { 
 var newsDigest = await gatherNewsReports();
  print(newsDigest);

  }main() { 
 printDailyNewsDigest();
  printWinningLotteryNumbers();
  printWeatherForecast();
  printBaseballScore();

  }printWinningLotteryNumbers() { 
 print('Winning lotto numbers: [23, 63, 87, 26, 2]');

  }printWeatherForecast() { 
 print("Tomorrow's forecast: 70F, sunny.");

  }printBaseballScore() { 
 print('Baseball score: Red Sox 10, Yankees 0');

  }const news = '<
gathered news goes here>
';
const oneSecond = Duration(seconds: 1);
// Imagine that this function is more complex and slow. :)Future<
String>
 gatherNewsReports() =>
    Future.delayed(oneSecond, () =>
 news);
// Alternatively, you can get news from a server using features// from either dart:io or dart:html. For example://// import 'dart:html';
//// Future<
String>
 gatherNewsReportsFromServer() =>
 HttpRequest.getString(//      'https://www.dartlang.org/f/dailyNewsDigest.txt',//    );
複製程式碼

執行結果：

Winning lotto numbers: [23, 63, 87, 26, 2]Tomorrow's forecast: 70F, sunny.Baseball score: Red Sox 10, Yankees 0<
gathered news goes here>
複製程式碼

printDailyNewsDigest()是第一個被呼叫的，雖然只是輸出一行，但是新聞也是最後被列印的。這是因為執行和列印程式碼是非同步執行的。

在這個例子中，printDailyNewsDigest()呼叫非阻塞gatherNewsReports()，呼叫gatherNewsReports()會將執行任務加入佇列，但不會阻止剩下程式碼執行。程式列印彩票號碼，預測棒球比賽分數。當gatherNewsReports() 完成獲得新聞後，列印它。如果gatherNewsReports()花費一些時間完成，由於非同步執行也不會給使用者帶來很大的影響。在列印每日新聞之前使用者可以閱讀其他訊息。

請留意返回型別， gatherNewsReports()的返回型別是Future，這意味這個返回值是一個以字元future。printDailyNewsDigest() 無返回值，它的返回型別為Future。

下圖展示呼叫流程，數字和步驟相互對應：

Flutter非同步程式設計: Futures
  1. 程式開始執行
  2. main函式呼叫printDailyNewsDigest()，printDailyNewsDigest()開始執行。
  3. printDailyNewsDigest()使用await呼叫atherNewsReports(),atherNewsReports()開始執行。
  4. gatherNewsReports()返回一個未完成的future（一個Future例項）。
  5. 因為printDailyNewsDigest()是一個非同步函式並且等待返回值，它暫停執行並返回一個未完成的future（這種情況下，返回的是Future）給它的呼叫者（這裡是main函式）。
  6. 執行剩下的列印函式。因為他們是同步的，每個函式完全執行完，才會執行下一個函式。例如，彩票中獎號碼都是在天氣預報之前列印出來的。
  7. 當main()函式完成執行，非同步函式仍然能執行。首先gatherNewsReports() 完成後返回future，然後 printDailyNewsDigest()繼續執行，列印新聞。
  8. 當printDailyNewsDigest()函式體完成執行，完成的future返回，程式退出。

注意，非同步函式立即(同步地)開始執行。當第一次出現一下情況時，函式暫停執行，並返回一個未完成的future:

  • 函式的第一個await表示式（函式獲得未完成future之後)。
  • reture 語句。
  • 函式體結束。

錯誤處理

非同步函式使用try-cache進行錯誤處理。

Future<
void>
 printDailyNewsDigest() async { 
 try { 
   var newsDigest = await gatherNewsReports();
    print(newsDigest);
  
  } catch (e) { 
   // Handle error...  
  }
  }複製程式碼

try-cache的行為在非同步程式碼和同步程式碼中是相同的，如果try塊中的程式碼丟擲異常，則catch子句中的程式碼將執行。

順序處理

您可以使用多個await表示式來確保順序執行，即每個語句在執行下一個語句之前完成：

// Sequential processing using async and await.main() async { 
 await expensiveA();
  await expensiveB();
  doSomethingWith(await expensiveC());

  }複製程式碼

expensiveA()執行完成後，才會執行expensiveB().

#Future API在Dart 1.9中新增async和await之前，您必須使用Future API。目前仍然可能在老的Dart程式碼中以及需要比asyn-await提供更豐富功能的程式碼中，看到Future API。

使用Future API寫非同步程式碼，用then()註冊回撥。當Future完成後，回撥被執行。

下面程式使用Future API模擬從 www.dartlang.org. 讀取內容：

// Copyright (c) 2013, the Dart project authors.  Please see the AUTHORS file// for details. All rights reserved. Use of this source code is governed by a// BSD-style license that can be found in the LICENSE file.import 'dart:async';
Future<
void>
 printDailyNewsDigest() { 
 final future = gatherNewsReports();
  return future.then(print);
  // You don't *have* to return the future here.  // But if you don't, callers can't await it.
  }main() { 
 printDailyNewsDigest();
  printWinningLotteryNumbers();
  printWeatherForecast();
  printBaseballScore();

  }printWinningLotteryNumbers() { 
 print('Winning lotto numbers: [23, 63, 87, 26, 2]');

  }printWeatherForecast() { 
 print("Tomorrow's forecast: 70F, sunny.");

  }printBaseballScore() { 
 print('Baseball score: Red Sox 10, Yankees 0');

  }const news = '<
gathered news goes here>
';
const oneSecond = Duration(seconds: 1);
// Imagine that this function is more complex and slow. :)Future<
String>
 gatherNewsReports() =>
    Future.delayed(oneSecond, () =>
 news);
// Alternatively, you can get news from a server using features// from either dart:io or dart:html. For example://// import 'dart:html';
//// Future<
String>
 gatherNewsReportsFromServer() =>
 HttpRequest.getString(//      'https://www.dartlang.org/f/dailyNewsDigest.txt',//    );
複製程式碼

結果輸出：

Winning lotto numbers: [23, 63, 87, 26, 2]Tomorrow's forecast: 70F, sunny.Baseball score: Red Sox 10, Yankees 0<
gathered news goes here>
複製程式碼

printDailyNewsDigest()是第一個被呼叫的，雖然只是輸出一行，但是新聞也是最後被列印的。這是因為執行和列印程式碼是非同步執行的。

程式執行步驟：

  1. 開始執行
  2. main()函式呼叫printDailyNewsDigest()，printDailyNewsDigest()沒有立即返回，而是呼叫了gatherNewsReports().
  3. gatherNewsReports()開始獲取新聞並且返回一個Future。
  4. printDailyNewsDigest()使用then()處理對應的Future返回值。呼叫then()返回一個新的Future，它將作為then()的回撥引數。
  5. 執行剩下的列印函式。因為他們是同步的，每個函式完全執行完，才會執行下一個函式。例如，彩票中獎號碼都是在天氣預報之前列印出來的。
  6. 當所有的新聞都收到後， gatherNewsReports()完成後返回包含新聞資訊字串的Future。
  7. 在printDailyNewsDigest()中指定的then()執行，列印新聞。
  8. 退出程式。

Node : 在printDailyNewsDigest()函式，future.then(print) 等價於：future.then((newsDigest) =>
print(newsDigest))

另外，then()內部程式碼可以使用{
}:

Future<
void>
 printDailyNewsDigest() { 
 final future = gatherNewsReports();
  return future.then((newsDigest) { 
   print(newsDigest);
    // Do something else...  
  });

  }複製程式碼

你需要提供一個引數給then()的回撥，即使Future是Future型別。按照慣例，一個無用引數使用下劃線表示。

final future = printDailyNewsDigest();
return future.then((_) { 
 // Code that doesn't use the `_` parameter...  print('All reports printed.');

  });
複製程式碼

##錯誤處理使用Future API，你能用catchError()捕獲錯誤。

Future<
void>
 printDailyNewsDigest() =>
    gatherNewsReports().then(print).catchError(handleError);
複製程式碼

如果新聞資料讀取無效，程式碼的執行流程如下：

  1. gatherNewsReports()返回包含錯誤資訊的future。
  2. then()返回的future以錯誤結束，print()函式不被掉用。
  3. catchError() (handleError())處理錯誤， catchError()返回的正常的future，並且錯誤不會被傳播。

鏈式模式是Future API的常見模式。可以將Future API 等同於try-catch模組。

與then()類似，catchError()返回一個新的Future，它是回撥的返回值。更多詳細資訊和例子，請參考Futures and Error Handling.

呼叫多個函式

考慮三個函式，expensiveA(), expensiveB(), 和expensiveC(),這三個函式都返回Future物件。你能順序呼叫他們，或者你能同時開始他們，並在所有函式執行完成後做一些事情。Future介面可以輕鬆的處理這兩種用例。

使用then()進行鏈式呼叫

當函式需要按順序執行時，使用鏈式then():

expensiveA()    .then((aValue) =>
 expensiveB())    .then((bValue) =>
 expensiveC())    .then((cValue) =>
 doSomethingWith(cValue));
複製程式碼

巢狀回撥雖然可以工作，但是難於閱讀。

使用Future.wait()等待多個future完成

如果函式的執行順序不重要，你可以用Future.wait()。

當你傳遞一個future列表給Future.wait(),它立刻返回一個未完成的future。直到給定的future列表全部執行完這個future才完成。future的返回值，由列表中的每個future的返回值組成。

Future.wait([expensiveA(), expensiveB(), expensiveC()])    .then((List responses) =>
 chooseBestResponse(responses, moreInfo))    .catchError(handleError);
複製程式碼

如果任何一個函式返回錯誤，Future.wait()的futrue都以錯誤結束。使用catchError()處理錯誤。

#其他資源閱讀以下文件，瞭解有關在Dart中使用future和非同步程式設計的更多詳細資訊：

#原文連結Asynchronous Programming: Futures

來源：https://juejin.im/post/5c2447ee51882546b241a8a4

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