Flutter异步编程

重点

Dart代码运行在一个已执行的线程内。
阻塞线程执行的代码能够使程序冻结。
Future对象（Futures）表示异步执行的结果（将要完成的执行结果或I/O操作）。
异步函数使用await()(或者用then())，暂停执行直到future完成。
异步函数使用try-cache表达式，捕获错误。
构造一个isolate(web 使用 worker)，立刻运行代码，

Dart代码运行在一个已执行的线程内。如果Dart代码阻塞，例如，运行一个长时间运算或者等待I/O操作，程序将要冻结。
异步操作可以让你在等待一个操作完成时，进行其他工作。Dart使用Future对象（Futures）表示异步执行结果。
你可以使用async和await也可以使用Future API，进行futures开发。

Node: 所有Dart代码运行在isolate上下文中，这个isolate拥有Dart代码所有内存。当Dart代码执行时，isolate内不能运行其他代码。
如果你想多部分Dart代码同时运行，你能运行他们在其他的isolate（Web 用workers代替 isolate）。多个isolate同时运行，通常运行在各自的CPU内核上。isolate不共享内存，他们之间的唯一沟通方式是发送消息。关于isolate更多内容，请查看文档isolates或者web workers

介绍

让我们看一些可能导致程序冻结的代码：

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

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

我们的程序收集当天的新闻，并打印它，然后打印一些用户感兴趣的其他项目:

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

我们的代码是有潜在问题的：由于gatherNewsReports()阻塞，余下的代码只能一直等待gatherNewsReports()从文件读取返回值之后执行。如果读取文件花费很长时间，用户必须等，尽管用户可能更想知道他们是否赢了彩票，明天的天气是什么，谁赢了今天的比赛。

为了保证程序响应，Dart库作者处理耗时操作时使用异步模式，这些函数使用future作为返回值。

#Future 是什么？
future是一个Future对象，它表示一个异步操作产生一个T类型的结果。如果结果为不可用的值，返回类型为Future。当一个返回futrue的函数被调用时，有两件事发生：

该函数将加入工作队列，并返回一个未完成的Future对象。
之后，当操作完成后，返回完成的Future对象值或者错误。

使用future，有两种方式：

用async 和 await
用Future API

Async 和 await

async和await是Dart支持异步编程的一部分。他们允许你写异步代码，看起来像同步代码并且不需要使用Future API。
异步函数即是将async关键字放在函数体前即可。await关键字只用在async函数。
下面程序使用async和await模拟从 www.dartlang.org. 读取内容：

// 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',
//    );

运行结果：

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

printDailyNewsDigest()是第一个被调用的，虽然只是输出一行，但是新闻也是最后被打印的。这是因为运行和打印代码是异步运行的。

在这个例子中，printDailyNewsDigest()调用非阻塞gatherNewsReports()，调用gatherNewsReports()会将执行任务加入队列，但不会阻止剩下代码执行。程序打印彩票号码，预测棒球比赛分数。当gatherNewsReports() 完成获得新闻后，打印它。如果gatherNewsReports()花费一些时间完成，由于异步执行也不会给用户带来很大的影响。在打印每日新闻之前用户可以阅读其他消息。

请留意返回类型， gatherNewsReports()的返回类型是Future，这意味这个返回值是一个以字符future。printDailyNewsDigest() 无返回值，它的返回类型为Future。

下图展示调用流程，数字和步骤相互对应：

程序开始运行
main函数调用printDailyNewsDigest()，printDailyNewsDigest()开始执行。
printDailyNewsDigest()使用await调用atherNewsReports(),atherNewsReports()开始执行。
gatherNewsReports()返回一个未完成的future（一个Future实例）。
因为printDailyNewsDigest()是一个异步函数并且等待返回值，它暂停执行并返回一个未完成的future（这种情况下，返回的是Future）给它的调用者（这里是main函数）。
执行剩下的打印函数。因为他们是同步的，每个函数完全执行完，才会执行下一个函数。例如，彩票中奖号码都是在天气预报之前打印出来的。
当main()函数完成执行，异步函数仍然能执行。首先gatherNewsReports() 完成后返回future，然后 printDailyNewsDigest()继续执行，打印新闻。
当printDailyNewsDigest()函数体完成执行，完成的future返回，程序退出。

注意，异步函数立即(同步地)开始执行。当第一次出现一下情况时，函数暂停执行，并返回一个未完成的future:

函数的第一个await表达式（函数获得未完成future之后)。
reture 语句。
函数体结束。

错误处理

异步函数使用try-cache进行错误处理。

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

try-cache的行为在异步代码和同步代码中是相同的，如果try块中的代码抛出异常，则catch子句中的代码将执行。

顺序处理

您可以使用多个await表达式来确保顺序执行，即每个语句在执行下一个语句之前完成：

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

expensiveA()执行完成后，才会执行expensiveB().

#Future API
在Dart 1.9中添加async和await之前，您必須使用Future API。目前仍然可能在老的Dart代码中以及需要比asyn-await提供更丰富功能的代码中，看到Future API。

使用Future API写异步代码，用then()注册回调。当Future完成后，回调被执行。

下面程序使用Future API模拟从 www.dartlang.org. 读取内容：

// 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',
//    );

结果输出：

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

printDailyNewsDigest()是第一个被调用的，虽然只是输出一行，但是新闻也是最后被打印的。这是因为运行和打印代码是异步运行的。

程序执行步骤：

开始执行
main()函数调用printDailyNewsDigest()，printDailyNewsDigest()没有立即返回，而是调用了gatherNewsReports().
gatherNewsReports()开始获取新闻并且返回一个Future。
printDailyNewsDigest()使用then()处理对应的Future返回值。调用then()返回一个新的Future，它将作为then()的回调参数。
执行剩下的打印函数。因为他们是同步的，每个函数完全执行完，才会执行下一个函数。例如，彩票中奖号码都是在天气预报之前打印出来的。
当所有的新闻都收到后， gatherNewsReports()完成后返回包含新闻信息字符串的Future。
在printDailyNewsDigest()中指定的then()执行，打印新闻。
退出程序。

Node : 在printDailyNewsDigest()函数，future.then(print) 等价于：
future.then((newsDigest) => print(newsDigest))

另外，then()内部代码可以使用{}:

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

你需要提供一个参数给then()的回调，即使Future是Future类型。按照惯例，一个无用参数使用下划线表示。

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

##错误处理
使用Future API，你能用catchError()捕获错误。

1 2	Future<void> printDailyNewsDigest() => gatherNewsReports().then(print).catchError(handleError);

如果新闻数据读取无效，代码的执行流程如下：

gatherNewsReports()返回包含错误信息的future。
then()返回的future以错误结束，print()函数不被掉用。
catchError() (handleError())处理错误， catchError()返回的正常的future，并且错误不会被传播。

链式模式是Future API的常见模式。可以将Future API 等同于try-catch模块。

与then()类似，catchError()返回一个新的Future，它是回调的返回值。
更多详细信息和例子，请参考Futures and Error Handling.

调用多个函数

考虑三个函数，expensiveA(), expensiveB(), 和expensiveC(),这三个函数都返回Future对象。你能顺序调用他们，或者你能同时开始他们，并在所有函数执行完成后做一些事情。Future接口可以轻松的处理这两种用例。

使用then()进行链式调用

当函数需要按顺序执行时，使用链式then():

expensiveA()
    .then((aValue) => expensiveB())
    .then((bValue) => expensiveC())
    .then((cValue) => doSomethingWith(cValue));

嵌套回调虽然可以工作，但是难于阅读。

使用Future.wait()等待多个future完成

如果函数的执行顺序不重要，你可以用Future.wait()。

当你传递一个future列表给Future.wait(),它立刻返回一个未完成的future。直到给定的future列表全部执行完这个future才完成。future的返回值，由列表中的每个future的返回值组成。

1
2
3

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

如果任何一个函数返回错误，Future.wait()的futrue都以错误结束。使用catchError()处理错误。

#其他资源
阅读以下文档，了解有关在Dart中使用future和异步编程的更多详细信息：

Futures and Error Handling
The Event Loop and Dart
Asynchrony support
API 文档API futures, isolates, web workers.

#原文链接
Asynchronous Programming: Futures