异步async、await和Future的使用技巧

由于前面的HTTP请求用到了异步操作，不少小伙伴都被这个问题折了下腰，今天总结分享下实战成果。Dart是一个单线程的语言，遇到有延迟的运算（比如IO操作、延时执行）时，线程中按顺序执行的运算就会阻塞，用户就会感觉到卡顿，于是通常用异步处理来解决这个问题。当遇到有需要延迟的运算（async）时，将其放入到延迟运算的队列（await）中去，把不需要延迟运算的部分先执行掉，最后再来处理延迟运算的部分。

async和await

首先看一个案例：

  //HTTP的get请求返回值为Future<String>类型，即其返回值未来是一个String类型的值
  getData() async {    //async关键字声明该函数内部有代码需要延迟执行
    return await http.get(Uri.encodeFull(url), headers: {"Accept": "application/json"}); //await关键字声明运算为延迟执行，然后return运算结果
  }

　　

然后我们调用这个函数，想获取其结果：

  String data = getData();

在书写时，在IDE中这个代码是没有问题的，但是当我们运行这段代码时，就报错

为什么呢？因为data是String类型，而函数getData()是一个异步操作函数，其返回值是一个await延迟执行的结果。在Dart中，有await标记的运算，其结果值都是一个Future对象，Future不是String类型，所以就报错了。

那如果这样的话，我们就没法获取到延迟执行的结果了？当然可以，Dart规定有async标记的函数，只能由await来调用，比如这样：

String data = await getData();

但是要使用await，必须在有async标记的函数中运行，否则这个await会报错：

于是，我们要为这个给data赋值的语句加一个async函数的包装：

String data;
setData() async {
  data = await getData();    //getData()延迟执行后赋值给data
}

上面这种方法一般用于调用封装好的异步接口，比如getData()被封装到了其他dart文件，通过使用async函数对其调取使用

再或者，我们去掉async函数的包装，在getData()中直接完成data变量的赋值：

String data;
getData() async {
  data = await http.get(Uri.encodeFull(url), headers: {"Accept": "application/json"});     //延迟执行后赋值给data
}

　　

这样，data就获取到HTTP请求的数据了。就这样就完了？是滴，只要记住两点：

• await关键字必须在async函数内部使用
• 调用async函数必须使用await关键字

PS：await关键字真的很形象，等一等的意思，就是说，既然你运行的时候都要等一等，那我调用的时候也等一等吧

Future简单科普

前面个讲到过，直接return await ...的时候，实际上返回的是一个延迟计算的Future对象，这个Future对象是Dart内置的，有自己的队列策略，我们就来聊聊这个Future。

先啰嗦一些关于Dart在线程方面的知识。

Dart是基于单线程模型的语言。在Dart也有自己的进程（或者叫线程）机制，名叫isolate。APP的启动入口main函数就是一个isolate。玩家也可以通过引入import 'dart:isolate'创建自己的isolate，对多核CPU的特性来说，多个isolate可以显著提高运算效率，当然也要适当控制isolate的数量，不应滥用，否则走火入魔自废武功。有一个很重要的点，Dart中isolate之间无法直接共享内存，不同的isolate之间只能通过isolate API进行通信，当然本篇的重点在于Future，不展开讲isolate，心急的小伙伴可以参考官方阅读理解或者参考大神tain335的人肉翻译。

Dart线程中有一个消息循环机制（event loop）和两个队列（event queue和microtask queue）。

• event queue包含所有外来的事件：I/O，mouse events，drawing events，timers，isolate之间的message等。任意isolate中新增的event（I/O，mouse events，drawing events，timers，isolate的message）都会放入event queue中排队等待执行，好比机场的公共排队大厅。
• microtask queue只在当前isolate的任务队列中排队，优先级高于event queue，好比机场里的某个VIP候机室，总是VIP用户先登机了，才开放公共排队入口。

如果在event中插入microtask，当前event执行完毕即可插队执行microtask。如果没有microtask，就没办法插队了，也就是说，microtask queue的存在为Dart提供了给任务队列插队的解决方案。

当main方法执行完毕退出后，event loop就会以FIFO(先进先出)的顺序执行microtask，当所有microtask执行完后它会从event queue中取事件并执行。如此反复，直到两个队列都为空，如下流程图：

注意：当事件循环正在处理microtask的时候，event queue会被堵塞。这时候app就无法进行UI绘制，响应鼠标事件和I/O等事件。胡乱插队也是有代价的~

虽然你可以预测任务执行的顺序，但你无法准确的预测到事件循环何时会处理你期望的任务。例如当你创建一个延时1s的任务，但在排在你之前的任务结束前事件循环是不会处理这个延时任务的，也就是或任务执行可能是大于1s的。

OK，了解以上信息之后，再来回到Future，小伙伴可能已经被绕晕了。

Future就是event，很多Flutter内置的组件比如前几篇用到的Http（http请求控件）的get函数、RefreshIndicator（下拉手势刷新控件）的onRefresh函数都是event。每一个被await标记的句柄也是一个event，每创建一个Future就会把这个Future扔进event queue中排队等候安检~

什么？那microtask呢？当然不会忘了这个，scheduleMicrotask，用法和Future基本一样。

为什么要用Future？

前面讲到，用async和await组合，即可向event queue中插入event实现异步操作，好像Future的存在有些多余的感觉，刚开始我本人也有这样的疑惑，且往下看。

当定义Flutter函数时，还可以指定其运行结果返回值的类型，以提高代码的可读性：

//定义了返回结果值为String类型
Future<String> getDatas(String category) async {
    var request = await _httpClient.getUrl(Uri.parse(url));
    var response = await request.close();
    return await response.transform(utf8.decoder).join();
}

run() async{
    int data = await getDatas('keji');    //因为类型不匹配，IDE会报错
}

　　

Future最主要的功能就是提供了链式调用。熟悉ES6语法的小伙伴乐开了花，链式调用解决两大问题：明确代码执行的依赖关系和实现异常捕获。WTF?还不明白？且看下面这些案例：

 

//案例1
funA() async{
  ...set an important variable...
}

funB() async{
  await funA();
  ...use the important variable...
}

main() async {
  funB();
}
//如果要想先执行funA再执行funB，必须在funB中await funA();
//funB的代码与funA耦合，将来如果funA废掉或者改动，funB中还需要经过修改以适配变更。

//案例2
funA() async{
  try{
     ...set an important variable...
  }catch(e){
    do sth...
  }finally{
    do sth. else...
  }
}

funB() async{
  try{
     ...use the important variable...
  }catch(e){
    do sth...
  }finally{
    do sth. else...
  }
}

main() async {
  await funA();
  await funB();
}
//没有明确体现出设置变量和使用变量之间的依赖关系，其他开发者难以理解你的代码逻辑，代码维护困难
//并且如果为了防止funA()或者funB()因发生异常导致程序崩溃
//要到funA()或者funB()中分别加入`try`、`catch`、`finally`

　　

为了解决上面的问题，Future提供了一套非常简洁的解决方案：

//案例3
 funA(){
  ...set an important variable...    //设置变量
}

funB(){
  ...use the important variable...   //使用变量
}
main(){
  new Future.then(funA()).then(funB());   // 明确表现出了后者依赖前者设置的变量值

  new Future.then(funA()).then((_) {new Future(funB())});    //还可以这样用

  //链式调用，捕获异常
  new Future.then(funA(),onError: (e) { handleError(e); }).then(funB(),onError: (e) { handleError(e); })
}

　　

案例3的玩法是async和await无法企及的，因此掌握Future还是很有必要滴。当然了，Future的玩法不仅仅局限于案例3，还有很多有趣的玩法，包括和microtask对象scheduleMicrotask配合使用，我这里就不一一介绍了，大家参考大神tain335的人肉翻译或者官网阅读理解吧。

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