dart中的isolate

isolate可以理解為dart中的線程，但它又不同于線程，準(zhǔn)確的說應(yīng)該叫做協(xié)程，協(xié)程最大的優(yōu)勢就是它具有極高的執(zhí)行效率，因?yàn)閿y程中子程序的調(diào)用不需要線程的切換，所以對于線程數(shù)量越大的程序來說協(xié)程的優(yōu)勢就越明顯。每個isolate都有自己獨(dú)立的執(zhí)行線程和事件循環(huán)，以及內(nèi)存，所以isolate之間不存在鎖競爭的問題，各個isolate之間通過消息通信。

root isolate

對于每一個flutter應(yīng)用，當(dāng)應(yīng)用被啟動時都會有一個默認(rèn)的isolate，稱為root isolate。我們自己的代碼默認(rèn)情況下都在這個isolate中執(zhí)行。

消息循環(huán)

類似于iOS的NSRunLoop或者安卓的Looper，每個isolate內(nèi)部都有一個消息循環(huán)，它隨著isolate的創(chuàng)建自動開啟，存在兩個隊(duì)列 event queue和microtask queue，后者優(yōu)先級高于前者，提交到隊(duì)列中的任務(wù)按照順序依次執(zhí)行。引用官方的一張圖片

image.png

先看如下代碼：

void function_main() async
{
  print("開始執(zhí)行");
  Timer.run((){
    print("timer event 立即執(zhí)行1");
  });
  Future.delayed(Duration(seconds:1),(){
    print("event 延遲2秒執(zhí)行");
  });
  scheduleMicrotask((){
    print("micro task 立即執(zhí)行1");
  });
  print("結(jié)束執(zhí)行");
}

執(zhí)行結(jié)果為：
flutter: 開始執(zhí)行
flutter: 結(jié)束執(zhí)行
flutter: micro task 立即執(zhí)行1
flutter: timer event 立即執(zhí)行1
flutter: event 延遲2秒執(zhí)行
符合預(yù)期

接下來看如下一段代碼：

void function_main() async
{
  print("開始執(zhí)行");
  Timer.run((){
    print("timer event 執(zhí)行1");
    scheduleMicrotask((){
      print("微任務(wù)2");
    });
  });
  scheduleMicrotask((){
    print("micro task 執(zhí)行1");
    Timer.run(() {
      print("time event 執(zhí)行2");
    });
  });
  print("結(jié)束執(zhí)行");
}

運(yùn)行結(jié)果如下：
flutter: 開始執(zhí)行
flutter: 結(jié)束執(zhí)行
flutter: micro task 執(zhí)行1
flutter: timer event 執(zhí)行1
flutter: 微任務(wù)2
flutter: time event 執(zhí)行2
可以看到microtask 優(yōu)先級比event要高，而且提交到隊(duì)列中的任務(wù)是順序執(zhí)行的，一個任務(wù)執(zhí)行完成后才會執(zhí)行下一個任務(wù)

Future

Future用于異步任務(wù)，通過它可以創(chuàng)建到event loop和microtask隊(duì)列中的任務(wù)去執(zhí)行，請看如下一段代碼

void function_main() async
{
  print("開始執(zhí)行");

  Future future1 = new Future(() => null);
  future1.then((value){
    print("future1 執(zhí)行then2");
  });
  future1.then((_) {
    print("future1 執(zhí)行then");
  }).catchError((e) {
    print("future1 執(zhí)行catchError");
  }).whenComplete(() {
    print("future1 執(zhí)行whenComplete");
  });

  Future future2 = new Future((){
    print("future2 初始化任務(wù)");
  });

  future2.then((_) {
    print("future2 執(zhí)行then");
    future1.then((_){
      print("future1 執(zhí)行第三個then");
    });
  }).catchError((e) {
    print("future2 執(zhí)行catchError");
  }).whenComplete(() {
    print("future2 執(zhí)行whenComplete");
  });

  future1.then((_) {
    print("future1 執(zhí)行第二個then");
  });

  Future future3 = Future((){
    print("future3 初始化");
  });

  Future future4 = Future.value("立即執(zhí)行").then((value){
    print("future4 執(zhí)行then");
  }).whenComplete((){
    print("future4 執(zhí)行whenComplete");
  });
  print("main 結(jié)束");
}

執(zhí)行結(jié)果為：
flutter: 開始執(zhí)行
flutter: main 結(jié)束
flutter: future4 執(zhí)行then
flutter: future4 執(zhí)行whenComplete
flutter: future1 執(zhí)行then2
flutter: future1 執(zhí)行then
flutter: future1 執(zhí)行whenComplete
flutter: future1 執(zhí)行第二個then
flutter: future2 初始化任務(wù)
flutter: future2 執(zhí)行then
flutter: future2 執(zhí)行whenComplete
flutter: future1 執(zhí)行第三個then
flutter: future3 初始化

分析
1、通過Future.value()函數(shù)創(chuàng)建的任務(wù)是立即執(zhí)行的，所以就立即執(zhí)行future4 執(zhí)行then和future4 執(zhí)行whenComplete
2、每一個Future可以通過then()注冊多個回調(diào)，他們按照注冊的順序依次執(zhí)行。當(dāng)所有注冊的then()執(zhí)行完畢后接著會回調(diào)whenComplete。(備注：如果是在whenComplete之后注冊的then，那么這個then的任務(wù)將放在microtask執(zhí)行，所以這也就是為什么"future1 執(zhí)行第三個then"在"future3 初始化"前執(zhí)行的原因)，參考官方文檔then的注釋

* When this future completes with a value,
* the [onValue] callback will be called with that value.
* If this future is already completed, the callback will not be called
* immediately, but will be scheduled in a later microtask.

3、catchError是then函數(shù)里拋出異常后會被執(zhí)行

async和await

任何一個函數(shù)都可以加上async關(guān)鍵字，它會將函數(shù)的返回值自動轉(zhuǎn)換成Future類型，await關(guān)鍵字只能用于返回值為Future類型的函數(shù)前面，如下代碼：

String _data = "";
int clickCount = 0;
Future<void> _buttonClick() async {
  var data = _data + "Started $clickCount: ${DateTime.now().toString()}";
  print("開始啦");
  await Future.delayed(new Duration(seconds: 2));
  data += " End $clickCount: ${DateTime.now().toString()} ";
  clickCount += 1;
  _data = data;
  print("結(jié)束啦 $_data");
}

// ignore: non_constant_identifier_names
void function_main() async
{
  for (int i=0;i<5;i++) {
    _buttonClick();
  }
  print("最終值 $_data");
}

最終的輸出結(jié)果為：
flutter: 開始啦
flutter: 開始啦
flutter: 開始啦
flutter: 開始啦
flutter: 開始啦
flutter: 最終值
flutter: 結(jié)束啦 Started 0: 2021-03-08 08:21:18.766893 End 0: 2021-03-08 08:21:20.772541
flutter: 結(jié)束啦 Started 0: 2021-03-08 08:21:18.769211 End 1: 2021-03-08 08:21:20.772872
flutter: 結(jié)束啦 Started 0: 2021-03-08 08:21:18.769887 End 2: 2021-03-08 08:21:20.773108
flutter: 結(jié)束啦 Started 0: 2021-03-08 08:21:18.770458 End 3: 2021-03-08 08:21:20.773354
flutter: 結(jié)束啦 Started 0: 2021-03-08 08:21:18.770836 End 4: 2021-03-08 08:21:20.773580
這里分析一下代碼的執(zhí)行順序，function_main()函數(shù)中連續(xù)調(diào)用_buttonClick()五次，按照之前的分析await之前的語句順序執(zhí)行五次，等待2秒之后，await之后的語句再順序執(zhí)行五次，所以await之后的data變量的值固定為Started 0: 2021-03-08 08:21:18.766893，clickCount由于每次執(zhí)行后會加1，所以它的值會變化。上面函數(shù)其實(shí)等價于如下：

Future<void> _buttonClick() async {
  var data = _data + "Started $clickCount: ${DateTime.now().toString()}";
  print("開始啦");
  return Future.delayed(new Duration(seconds: 2)).then((value) {
    data += " End $clickCount: ${DateTime.now().toString()} ";
    clickCount += 1;
    _data = data;
    print("結(jié)束啦 $_data");
  });
}

創(chuàng)建新的isolate

當(dāng)flutter應(yīng)用啟動時會創(chuàng)建一個默認(rèn)的Root isolate(也可以理解為Main isolate)，根據(jù)官方的說法，如果在Root isolate中做大量的耗時任務(wù)有可能被系統(tǒng)wathdog強(qiáng)殺，所以對于一些耗時任務(wù)可以創(chuàng)建一個新的iso去完成，當(dāng)做完任務(wù)后再通過Port和Main isolate進(jìn)行通信，請看如下代碼：

void function_main() async
{
  print("開始啦");
  var receivePort = new ReceivePort();
  var sp1 = receivePort.sendPort;
  var sp2 = receivePort.sendPort;
  print("值 ${sp1==sp2}");

  await Isolate.spawn(entryPoint, receivePort.sendPort);
  print("結(jié)束啦");
  // 兩個isolate之間通過SendPort來進(jìn)行通信
  SendPort sendPort = await receivePort.first;
  print("結(jié)束啦1");
  // Send a message to the Isolate
  sendPort.send("hello");
  print("結(jié)束啦2");
}
entryPoint(SendPort sendPort) async {
  // Open the ReceivePort to listen for incoming messages (optional)
  print("進(jìn)來啦1");
  // 創(chuàng)建跟當(dāng)前線程關(guān)聯(lián)的ReceivePort對象，一個線程由
  var port = new ReceivePort();

  // Send messages to other Isolates
  sendPort.send(port.sendPort);
  print("進(jìn)來啦2");

  // Listen for messages (optional)
  await for (var data in port) {
    print("data $data");
  }
  print("進(jìn)來啦3");
}

打印結(jié)果：
flutter: 開始啦
flutter: 值 true
flutter: 結(jié)束啦
flutter: 進(jìn)來啦1
flutter: 進(jìn)來啦2
flutter: 結(jié)束啦1
flutter: 結(jié)束啦2
flutter: data hello

兩個isolate之間基于Port實(shí)現(xiàn)的通信基于如下流程：

image.png

SendPort
只能通過ReceivePort獲取，用于Isolate之間的數(shù)據(jù)通信
ReceivePort
通過所在Isolate的函數(shù)內(nèi)通過ReceivePort()創(chuàng)建。每一個ReceivePort可以有多個SendPort與之對應(yīng)