（六）Flutter學習之Dart非同步操作詳解

Chiclaim發表於2019-07-24
FlutterDart非同步

在 Dart 中的非同步函式返回 Future 或 Stream 物件, await 和 async 關鍵字用於非同步程式設計, 使得編寫非同步程式碼就像同步程式碼一樣

使用 async 關鍵字標記一個函式為非同步函式, 如:

Future<String> fetchVersion() async {
  return "1.0.0";
}
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獲取非同步函式 Future 的值

通過 await 關鍵獲取非同步函式 Future 的結果:

main() async {
  var v = await fetchVersion();
  print(v);
}
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除了通過 await 關鍵字獲取 Future 的值, 還可以通過 then 函式來獲取:

fetchVersion().then((version){
  print(version);
});
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捕獲非同步函式異常

使用 try/catch/finally 來捕獲非同步函式 Future 的異常資訊:

try {
  var v = await fetchVersion();
  print(v);
} catch(e) {
  print(e);
}
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如果是通過 then 函式來獲取的 Future 的結果, 可以通過 catchError 函式來捕獲異常:

fetchVersion().then((version) {
  print(version);
}).catchError((e) {
  print(e);
});
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非同步函式鏈

通過 then 函式來實現非同步函式的呼叫鏈:

Future result = costlyQuery(url);
result
    .then((value) => expensiveWork(value))
    .then((_) => lengthyComputation())
    .then((_) => print('Done!'))
    .catchError((exception) {
        //Handle exception... 
    });
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也可以通過 await 關鍵字來實現上面的功能:

try {
  final value = await costlyQuery(url);
  await expensiveWork(value);
  await lengthyComputation();
  print('Done!');
} catch (e) {
  //Handle exception...
}
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等待多個非同步Future

可以使用 Future.wait 函式來等待多個非同步函式返回, 該函式返回一個集合, 集合元素就是非同步函式的返回結果, 集合元素的順序就是非同步函式的順序:

main() async {
  Future deleteLotsOfFiles() async {
    return Future.delayed(Duration(seconds: 5), () {
      return "deleteLotsOfFiles";
    });
  }

  Future copyLotsOfFiles() async {
    return ("copyLotsOfFiles");
  };

  Future checksumLotsOfOtherFiles() async {
    return ("checksumLotsOfOtherFiles");
  };

  var result = await Future.wait([
    deleteLotsOfFiles(),
    copyLotsOfFiles(),
    checksumLotsOfOtherFiles(),
  ]);
  
  print(result);
  print('Done with all the long steps!');
}

// 輸出結果

[deleteLotsOfFiles, copyLotsOfFiles, checksumLotsOfOtherFiles]
Done with all the long steps!

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await for

非同步函式返回 Future, 也可以返回 Stream, Stream 代表的是資料序列

可以通過 await for 來獲取 stream 裡的值, 如:

await for (varOrType identifier in stream) {
  // Executes each time the stream emits a value.
}
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同理, 使用了 await for 的函式也必須是 async:

Future main() async {
  await for (var request in requestServer) {
    handleRequest(request);
  }
}
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在 await for 中可以使用 return 或 break 來中斷流

除了使用 await for 還可以使用 listen 函式來監聽 stream 裡的值:

main() {
  new HttpClient().getUrl(Uri.parse('http://www.baidu.com'))
      .then((HttpClientRequest request) => request.close())
      .then((HttpClientResponse response) => response.transform(new Utf8Decoder()).listen(print));
}

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stream transform

有的時候我們還需要對流資料進行轉換, 例如下面的程式碼讀取檔案的內容案例, 對內容進行 utf8 的反編碼, 加上行分割, 這樣就能原樣輸出內容:

main() async {
  var config = File('hello.dart');
  var inputStream = config.openRead();

  var lines = inputStream.transform(utf8.decoder).transform(LineSplitter());
  await for (var line in lines) {
    print(line);
  }
}
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監聽流的異常和關閉

如何要捕獲上面讀取檔案的例子的異常, 如果是使用 await for , 可以使用 try catch

main() async {
  var config = File('config.txt');
  Stream<List<int>> inputStream = config.openRead();

  var lines = inputStream.transform(utf8.decoder).transform(LineSplitter());
  try {
    await for (var line in lines) {
      print(line);
    }
    print('file is now closed');
  } catch (e) {
    print(e);
  }
}
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如果使用的是 then 函式來實現的, 可以使用 onDone 和 onError 來監聽:

main() async {
  var config = File('config.txt');
  Stream<List<int>> inputStream = config.openRead();

  inputStream.transform(utf8.decoder).transform(LineSplitter()).listen(
      (String line) {
    print(line);
  }, onDone: () {
    print('file is now closed');
  }, onError: (e) {
    print(e);
  });
}
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create stream

上面的案例都是使用 SDK 為我們提供好的 Stream, 那麼我們如何自己建立 Stream 呢?

新建一個返回 Stream 的非同步函式需要使用 async* 來標記, 使用 yield 或 yield* 來發射資料:

Stream<int> timedCounter(Duration interval, [int maxCount]) async* {
  int i = 0;
  while (true) {
    await Future.delayed(interval);
    yield i++;
    if (i == maxCount) break;
  }
}

main() async {
  timedCounter(Duration(seconds: 2), 5).listen(print);
}

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上面的程式碼大概的意思就是每隔 interval = 2 秒發射一次資料, 資料從 0 開始累加, 直到資料等於 maxCount=5 時停止發射. 需要注意的是隻有呼叫了 listen 非同步函式體才會被執行, 該函式返回的是一個 Subscription

可以通過 pause 函式來暫停一個 Subscription 發射資料:

main() async {
  var r = timedCounter(Duration(seconds: 2), 5).listen(print);

  var resumeSignal = Future.delayed(Duration(seconds: 2));
  r.pause(resumeSignal);
}
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執行了 pause 函式會導致 Subscription 暫停發射資料, resumeSignal 執行完畢後 Subscription 將繼續發射資料

pause 函式引數是可以選的, resumeSignal 引數可以不傳遞, 如:

main() async {
  var r = timedCounter(Duration(seconds: 2), 5).listen(print);
  r.pause();
}
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這個時候程式 2 秒後就會退出, 因為 執行完 listen 函式後，非同步函式體就會被執行, 當執行完

await Future.delayed(interval);
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程式便提出了, 因為 main 函式已經執行完畢. 我們可以通過 resume 函式來恢復 Subscription 資料的發射:

main() async {
  var r = timedCounter(Duration(seconds: 2), 5).listen(print);
  r.pause();
  await Future.delayed(Duration(seconds: 3));
  r.resume();
}
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還可以通過 cancel 函式來取消一個 Subscription :

main() async {
  var r = timedCounter(Duration(seconds: 2), 5).listen(print);
  
  //上面的程式碼意思4秒之後取消stream
  Future.delayed(Duration(seconds: 4),(){
    r.cancel();
  });
}

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StreamController

有的時候 Stream 來程式的不同地方, 不僅僅是來自已非同步函式

我們可以通過 StreamController 來建立流, 並且往這個流裡發射資料. 也就是說 StreamController 會為我們建立一個新的 Stream, 可以在任何時候任何地方為 Stream 新增 Event

例如我們使用 StreamController 來改造下 timedCounter 函式 :

Stream<int> timedCounter(Duration interval, [int maxCount]) {
  var controller = StreamController<int>();
  int counter = 0;
  void tick(Timer timer) {
    counter++;
    // Ask stream to send counter values as event.
    controller.add(counter); 
    if (maxCount != null && counter >= maxCount) {
      timer.cancel();
      // Ask stream to shut down and tell listeners.
      controller.close(); 
    }
  }

  // BAD: Starts before it has subscribers.
  Timer.periodic(interval, tick); 
  return controller.stream;
}
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但是這個改造程式有兩個問題:

    1. 儘管沒有呼叫 listen 函式, timedCounter 函式體會被執行, 也就是定時器 Timer.periodic() 會被執行, 因為 timedCounter 並沒有被 async* 標記, 如果被標記程式會自動幫我們處理.
    1. 沒有處理 pause 情況, 哪怕執行了 pause 函式, 程式也會不斷的產生事件

所以當我們使用 StreamController 的時候一定要避免出現上面的兩個問題, 否則會導致記憶體洩漏問題

對於第一個問題, 讀者可能會問：我們沒有執行 listen 函式, 程式也沒有輸出資料啊. 這是因為這些事件被 StreamController 緩衝起來了:

void listenAfterDelay() async {
  var counterStream = timedCounter(const Duration(seconds: 1), 15);
  await Future.delayed(const Duration(seconds: 5));

  // After 5 seconds, add a listener.
  await for (int n in counterStream) {
    print(n); // Print an integer every second, 15 times.
  }
}
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呼叫完 timedCounter 函式後, 我們沒有呼叫 listen 函式, 而是 delay 了 5 秒 也就是說 StreamController 在這 5 秒裡緩衝了 5 個 Event 然後通過 await for 來獲取值, 會立刻輸出 1 ~ 5 的數字, 因為這些資料已經緩衝好了, 等待被獲取. 最後每隔一秒輸出一次. 所以這個程式證明了哪怕沒有呼叫 listen 函式 傳送的 Event 會被 StreamController 緩衝起來

我們再來看下第二個問題: 沒有處理 pause 事件, 哪怕呼叫管理 pause 函式, 程式也會傳送 Event , 這些 Event 會被 StreamController buffer 起來. 我們通過一個程式來驗證下:

void listenWithPause() {
  var counterStream = timedCounter(const Duration(seconds: 1), 15);
  StreamSubscription<int> subscription;

  subscription = counterStream.listen((int counter) {
    print(counter); // Print an integer every second.
    if (counter == 5) {
      // After 5 ticks, pause for five seconds, then resume.
      subscription.pause(Future.delayed(const Duration(seconds: 5)));
    }
  });
}
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這個程式會輸出 1 ~ 5 的數, 然後會觸發 pause 函式, 暫停 5 秒. 其實在暫停的期間 Event 依然會傳送, 並沒有真正的暫停. 5 秒後 Subscription 恢復, 會立刻輸出 6 ~ 10, 說明在這 5 秒產生了 5 個 Event, 這些事件被 StreamController buffer 起來了.

那麼在使用 StreamController 的時候如何避免上述問題呢?

Stream<int> timedCounter(Duration interval, [int maxCount]) {
  StreamController<int> controller;
  Timer timer;
  int counter = 0;

  void tick(_) {
    counter++;
    controller.add(counter); // Ask stream to send counter values as event.
    if (counter == maxCount) {
      timer.cancel();
      controller.close(); // Ask stream to shut down and tell listeners.
    }
  }

  void startTimer() {
    timer = Timer.periodic(interval, tick);
  }

  void stopTimer() {
    if (timer != null) {
      timer.cancel();
      timer = null;
    }
  }

  controller = StreamController<int>(
      onListen: startTimer,
      onPause: stopTimer,
      onResume: startTimer,
      onCancel: stopTimer);

  return controller.stream;
}
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也就是說需要把 pause/resume 等回撥交給 StreamController , 它會自動幫我們處理好生命週期

關於 Dart 的非同步操作就介紹到這裡了.

下面是我的公眾號，乾貨文章不錯過，有需要的可以關注下，有任何問題可以聯絡我：

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Refernce

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