【Flutter 專題】92 圖解 Dart 單執行緒實現非同步處理之 Isolate (一)

阿策小和尚發表於2021-07-17
Flutter圖解Dart執行緒非同步

      小菜剛嘗試了 Future 和 async-await 實現的簡單非同步操作，但對於耗時較長的非同步該如何處理呢？對於 Android 來說可以新開一個執行緒單獨處理，而對應的 Dart 可以用 Isolate 來處理；

Isolate

      Isolate 是對 Dart 併發模式的實現，類似於 Android 中的 Thread 執行緒，但與 Thread 有本質的區別，Thread 可以實現記憶體共享，而 Isolate 不能；

      所有的 Dart Code 都是在 Isolate 中執行的，程式碼只能使用同一個 Isolate 中的內容，Isolate 有自己的記憶體和事件迴圈機制；不同的 Isolate 是記憶體隔離的，因此只能通過 Port 機制傳送訊息通訊，其原理是向不同的 Isolate 佇列中執行寫任務；

Isolate 的建立

      Isolate 一般通過 spawn / spawnUri 來建立物件；

Isolate.spawn()
external static Future<Isolate> spawn<T>(
  void entryPoint(T message), T message,
  {bool paused: false,
  bool errorsAreFatal,
  SendPort onExit,
  SendPort onError,
  @Since("2.3") String debugName});
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      簡單瞭解原始碼，spawn 必須的引數包括需要耗時操作的 entryPoint 和 T 任意型別的 message 資料，即 Isolate 中可以傳遞任意型別的資料；

_loadIsolateDate() async {
  await Isolate.spawn(_backgroundWork, ReceivePort().sendPort);
}

static _backgroundWork(SendPort sendPort) {
  sendPort.send('BackgroundWork -> currentTime -> ${DateTime.now().millisecondsSinceEpoch}');
}
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Isolate.spawnUri()
external static Future<Isolate> spawnUri(
  Uri uri,
  List<String> args,
  var message,
  {bool paused: false,
  SendPort onExit,
  SendPort onError,
  bool errorsAreFatal,
  bool checked,
  Map<String, String> environment,
  @Deprecated('The packages/ dir is not supported in Dart 2')
      Uri packageRoot,
  Uri packageConfig,
  bool automaticPackageResolution: false,
  @Since("2.3")
      String debugName});
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      簡單瞭解原始碼，spawnUri 需要三個必要引數，uri 為其他 Isolate 程式碼檔案的路徑；列表 args 為傳遞的引數列表，message 動態訊息，一般是 SendPort；

_loadIsolateDate03() async {
  ReceivePort receivePort = ReceivePort();
  await Isolate.spawnUri(new Uri(path: "./utils/second_isolate.dart"),
      ['params01, params02, params03'], receivePort.sendPort);
  receivePort.listen((val) => print('listen -> 【$val】'));
}
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Isolate 的通訊

      Isolate 可以方便的利用多核 CPU 來處理耗時操作，因記憶體不共享，需要通過 Port 進行訊息通訊；其中 Port 訊息傳遞也是非同步的；

單向通訊

      Port 一般是成對出現，分別是 ReceivePort 接收埠和 SendPort 傳送埠；而 ReceivePort 也可以生成自己的 SendPort；只需要把 SendPort 傳遞給其他 Isolate 即可；

_loadIsolateDate01() async {
  ReceivePort receivePort = ReceivePort();
  await Isolate.spawn(_backgroundWork, receivePort.sendPort);
  receivePort.listen((val) => print('listen -> 【$val】'));
}

static _backgroundWork(SendPort sendPort) async {
  sendPort.send(
      'BackgroundWork -> currentTime -> ${DateTime.now().millisecondsSinceEpoch}');
  Future.delayed(Duration(seconds: 3), () {
    return sendPort.send(
        'BackgroundWork delayed 3s -> currentTime -> ${DateTime.now().millisecondsSinceEpoch}');
  });
}
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雙向通訊

      雙向通訊與單向通訊一樣，把雙方的 SendPort 相互傳遞即可；

_loadIsolateDate02() async {
  ReceivePort receivePort = ReceivePort();
  var sendPort;
  await Isolate.spawn(_backgroundWork2, receivePort.sendPort);
  receivePort.listen((val) {
    if (val is SendPort) {
      sendPort = val as SendPort;
      print("雙向通訊建立成功");
    }
    print("Isolate Recevie Data -> 【$val】");
    if (sendPort != null) {
      sendPort.send('_loadIsolateDate02 -> currentTime -> ${DateTime.now().millisecondsSinceEpoch}');
    }
  });
}

static _backgroundWork2(SendPort sendPort) async {
  ReceivePort receivePort = new ReceivePort();
  receivePort.listen((val) {
    print("Background Isolate Receive Data -> 【$val]");
  });
  sendPort.send('BackgroundWork -> currentTime -> ${DateTime.now().millisecondsSinceEpoch}');
  sendPort.send(receivePort.sendPort);
  Future.delayed(Duration(seconds: 2), () {
    return sendPort.send('BackgroundWork delayed 2s -> currentTime -> ${DateTime.now().millisecondsSinceEpoch}');
  });
  Future.delayed(Duration(seconds: 5), () {
    return sendPort.send(receivePort.sendPort);
  });
}
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Isolate 的銷燬

      Isolate 就像機器中的一個小空間，有自己的記憶體塊，因此在使用 Isolate 結束後應及時關閉並銷燬當前 Isolate；

isolate.kill(priority: Isolate.immediate);
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Tips

Q：Invalid argument(s): Isolate.spawn expects to be passed a static or top-level function

      小菜剛開始建立 Isolate 時，遇到如下錯誤；

A：

      需要將 Isolate.spawn 中的 message 引數方法設定成 static 方法或放置在 main() 入口；

      由於篇幅和測試案例不足，小菜分為兩篇小部落格對 Isolate 進行學習，對非同步的認知還不夠深入；如有錯誤請多多指導！

來源： 阿策小和尚

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