一、前言

本系列文章旨在快速复习并上手Flutter开发,并在适当分享在项目实战过程中遇到的一些比较有价值的知识内容:

本系列文章内容篇幅如下:

• 一、了解Flutter开发
  • 1. Flutter的特性与应用场景
  • 1. Flutter绘制原理
  • 1. 与Flutter相关的技术原理
  • 1. 搭建Flutter开发环境
  • 1. 创建Flutter项目的几种方式
• 二、快速入门Flutter开发知识大纲
  • 1. Dart语言快速入门
  • 1. Flutter的Widget
• 三、常见应用功能模块与开源项目
  • 1. 常见应用功能模块
  • 1. 不错的开源项目

二、类和对象

Dart是一个面向对象的语言，面向对象中非常重要的概念就是类，类产生了对象。

这一节，我们就具体来学习类和对象，但是Dart对类进行了很多其他语言没有的特性，所以，这里我会花比较长的篇幅来讲解。

1. 类的定义

在Dart中，定义类用class关键字。

• 类通常有两部分组成:
  • 成员（member）和方法（method）
  • 同其他语言的 属性和方法
• 定义类的伪代码如下：

  class 类名 {
    类型 成员名;
    返回值类型 方法名(参数列表) {
      方法体
    }
  }
  

• 示例: 编写一个简单的Person类：
  • 这里有一个注意点: 我们在方法中使用属性(成员/实例变量)时，并没有加this；
  • Dart的开发风格中，在方法中通常使用属性时，会省略this，但是有命名冲突时，this不能省略；

  class Person {
    String name;
  
    eat() {
      print('$name在吃东西');
    }
  }
  

  • 我们来使用这个类，创建对应的对象: 注意：从Dart2开始，new关键字可以省略

  main(List<String> args) {
    // 创建类的对象
    var p = new Person(); // 直接使用Person()也可以创建
  
    // 给对象的属性赋值
    p.name = 'why';
  
    // 调用对象的方法
    p.eat();
  }
  

2. 构造方法

2.1 普通构造方法

我们知道, 当通过类创建一个对象时，会调用这个类的构造方法。

• 当类中没有明确指定构造方法时，将默认拥有一个无参的构造方法。
• 前面的Person中我们就是在调用这个构造方法.
• 可以根据自己的需求，定义自己的构造方法:
  • 注意一: 当有了自己的构造方法时，默认的构造方法将会失效，不能使用
    • 当然，你可能希望明确的写一个默认的构造方法，但是会和我们自定义的构造方法冲突；
    • 这是因为Dart本身不支持函数的重载（名称相同, 参数不同的方式）。
  • 注意二: 这里我还实现了toString方法

    class Person {
      String name;
      int age;
    
      Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
      }
    
      @override
      String toString() {
        return 'name=$name age=$age';
      }
    }
    

• 更简洁的赋值
  • 在实现构造方法时，通常做的事情就是通过 参数 给 属性 赋值
  • 为了简化这一过程, Dart提供了一种更加简洁的语法糖形式.
  • 示例: 上面的构造方法可以优化成下面的写法：

    Person(String name, int age) {
      this.name = name;
      this.age = age;
    }
    // 等同于
    Person(this.name, this.age);
  

2.2 命名构造方法

在开发中, 我们有时候希望实现更多的构造方法 虽然Dart不支持方法（函数）的重载,但我们可以命名构造方法:

class Person {
  String name;
  int age;

  Person() {
    name = '';
    age = 0;
  }
  // 命名构造方法
  Person.withArgments(String name, int age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
  }

  @override
  String toString() {
    return 'name=$name age=$age';
  }
}

// 创建对象
var p1 = new Person();
print(p1);
var p2 = new Person.withArgments('why', 18);
print(p2);

在之后的开发中, 我们也可以利用命名构造方法，提供更加便捷的创建对象方式:

• 比如开发中，我们需要经常将一个Map转成对象，可以提供如下的构造方法

  // 新的构造方法
  Person.fromMap(Map<String, Object> map) {
    this.name = map['name'];
    this.age = map['age'];
  }

  // 通过上面的构造方法创建对象
  var p3 = new Person.fromMap({'name': 'kobe', 'age': 30});
  print(p3);

3. 初始化列表

我们来重新定义一个类Point, 传入x/y，可以得到它们的距离distance:

class Point {
  final num x;
  final num y;
  final num distance;

  // 错误写法
  // Point(this.x, this.y) {
  //   distance = sqrt(x * x + y * y);
  // }

  // 正确的写法
  Point(this.x, this.y) : distance = sqrt(x * x + y * y);
}

上面这种初始化变量的方法, 我们称之为初始化列表(Initializer list)

4. 重定向构造方法

在某些情况下, 我们希望在一个构造方法中去调用另外一个构造方法, 这个时候可以使用重定向构造方法：

• 在一个构造函数中，去调用另外一个构造函数（注意：是在冒号后面使用this调用）

class Person {
  String name;
  int age;

  Person(this.name, this.age);
  Person.fromName(String name) : this(name, 0);
}

5. 常量构造方法

在某些情况下，传入相同值时，我们希望返回同一个对象，这个时候，可以使用常量构造方法.

默认情况下，创建对象时，即使传入相同的参数，创建出来的也不是同一个对象，看下面代码:

• 这里我们使用identical(对象1, 对象2)函数来判断两个对象是否是同一个对象:

main(List<String> args) {
  var p1 = Person('why');
  var p2 = Person('why');
  print(identical(p1, p2)); // false
}

class Person {
  String name;

  Person(this.name);
}

但是, 如果将构造方法前加const进行修饰，那么可以保证同一个参数，创建出来的对象是相同的

• 这样的构造方法就称之为常量构造方法。

main(List<String> args) {
  var p1 = const Person('why');
  var p2 = const Person('why');
  print(identical(p1, p2)); // true
}

class Person {
  final String name;

  const Person(this.name);
}

常量构造方法有一些注意点:

• 注意一：拥有常量构造方法的类中，所有的成员变量必须是final修饰的.
• 注意二: 为了可以通过常量构造方法，创建出相同的对象，不再使用 new关键字，而是使用const关键字
  • 如果是将结果赋值给const修饰的标识符时，const可以省略.

6. 工厂构造方法

dart提供了factory关键字, 用于通过工厂去获取对象

main(List<String> args) {
  var p1 = Person('why');
  var p2 = Person('why');
  print(identical(p1, p2)); // true
}

class Person {
  String name;

  static final Map<String, Person> _cache = <String, Person>{};

  factory Person(String name) {
    if (_cache.containsKey(name)) {
      return _cache[name];
    } else {
      final p = Person._internal(name);
      _cache[name] = p;
      return p;
    }
  }

  Person._internal(this.name);
}

7. setter和getter

默认情况下，Dart中类定义的属性是可以直接被外界访问的。

但是某些情况下，我们希望监控这个类的属性被访问的过程，这个时候就可以使用setter和getter了

main(List<String> args) {
  final d = Dog("黄色");
  d.setColor = "黑色";
  print(d.getColor);
}

class Dog {
  String color;

  String get getColor {
    return color;
  }
  set setColor(String color) {
    this.color = color;
  }

  Dog(this.color);
}

8. 类的继承

面向对象的其中一大特性就是继承，继承不仅仅可以减少我们的代码量，也是多态的使用前提。 dart中的继承使用extends关键字，子类中使用super来访问父类。

父类中的所有成员变量和方法都会被继承,，但是构造方法除外。

main(List<String> args) {
  var p = new Person();
  p.age = 18;
  p.run();
  print(p.age);
}

class Animal {
  int age;

  run() {
    print('在奔跑ing');
  }
}

class Person extends Animal {

}

子类可以拥有自己的成员变量, 并且可以对父类的方法进行重写：

class Person extends Animal {
  String name;

  @override
  run() {
    print('$name在奔跑ing');
  }
}

子类中可以调用父类的构造方法，对某些属性进行初始化：

• 子类的构造方法在执行前，将隐含调用父类的无参默认构造方法（没有参数且与类同名的构造方法）。
• 如果父类没有无参默认构造方法，则子类的构造方法必须在初始化列表中通过super显式调用父类的某个构造方法。

class Animal {
  int age;

  Animal(this.age);

  run() {
    print('在奔跑ing');
  }
}

class Person extends Animal {
  String name;

  Person(String name, int age) : name=name, super(age);

  @override
  run() {
    print('$name在奔跑ing');
  }

  @override
  String toString() {
    return 'name=$name, age=$age';
  }
}

9. 抽象类

我们知道，继承是多态使用的前提。

所以在定义很多通用的 调用接口 时, 我们通常会让调用者传入父类，通过多态来实现更加灵活的调用方式。

但是，父类本身可能并不需要对某些方法进行具体的实现，所以父类中定义的方法,，我们可以定义为 抽象方法。

什么是 抽象方法? 在Dart中没有具体实现的方法(没有方法体)，就是抽象方法。

• 抽象方法，必须存在于抽象类中。
• 抽象类是使用abstract声明的类。

下面的代码中, Shape类就是一个抽象类, 其中包含一个抽象方法.

abstract class Shape {
  getArea();
}

class Circle extends Shape {
  double r;

  Circle(this.r);

  @override
  getArea() {
    return r * r * 14;
  }
}

class Reactangle extends Shape {
  double w;
  double h;

  Reactangle(this.w, this.h);

  @override
  getArea() {
    return w * h;
  }
}

注意事项:

• 注意一： 抽象类不能实例化.
• 注意二： 抽象类中的抽象方法必须被子类实现, 抽象类中的已经被实现方法, 可以不被子类重写.

10. 隐式接口

dart中的接口比较特殊, 没有一个专门的关键字来声明接口.

默认情况下，定义的每个类都相当于默认也声明了一个接口，可以由其他的类来实现(因为Dart不支持多继承)

在开发中，我们通常将用于给别人实现的类声明为抽象类:

abstract class Runner {
  run();
}

abstract class Flyer {
  fly();
}

class SuperMan implements Runner, Flyer {
  @override
  run() {
    print('超人在奔跑');
  }

  @override
  fly() {
    print('超人在飞');
  }
}

11. Mixin混入

在通过implements实现某个类时，类中所有的方法都必须被重新实现(无论这个类原来是否已经实现过该方法)。

但是某些情况下，一个类可能希望直接复用之前类的原有实现方案，怎么做呢?

• 使用继承吗？但是Dart只支持单继承，那么意味着你只能复用一个类的实现。 dart提供了另外一种方案: Mixin混入的方式

• 除了可以通过class定义类之外，也可以通过mixin关键字来定义一个类。

• 只是通过mixin定义的类用于被其他类混入使用，通过with关键字来进行混入。

main(List<String> args) {
  var superMan = SuperMain();
  superMan.run();
  superMan.fly();
}

mixin Runner {
  run() {
    print('在奔跑');
  }
}

mixin Flyer {
  fly() {
    print('在飞翔');
  }
}

// implements的方式要求必须对其中的方法进行重新实现
// class SuperMan implements Runner, Flyer {}

class SuperMain with Runner, Flyer {

}

12. 类成员和方法

前面我们在类中定义的成员和方法都属于对象级别的, 在开发中, 我们有时候也需要定义类级别的成员和方法

在Dart中我们使用static关键字来定义:

main(List<String> args) {
  var stu = Student();
  stu.name = 'why';
  stu.sno = 110;
  stu.study();

  Student.time = '早上8点';
  // stu.time = '早上9点'; 错误做法, 实例对象不能访问类成员
  Student.attendClass();
  // stu.attendClass(); 错误做法, 实现对象补鞥呢访问类方法
}

class Student {
  String name;
  int sno;

  static String time;

  study() {
    print('$name在学习');
  }

  static attendClass() {
    print('去上课');
  }
}

13. 枚举类型

枚举在开发中也非常常见, 枚举也是一种特殊的类, 通常用于表示固定数量的常量值。

14. 枚举的定义

枚举使用enum关键字来进行定义:

main(List<String> args) {
  print(Colors.red);
}

enum Colors {
  red,
  green,
  blue
}

15. 枚举的属性

枚举类型中有两个比较常见的属性:

• index: 用于表示每个枚举常量的索引, 从0开始.
• values: 包含每个枚举值的List.

main(List<String> args) {
  print(Colors.red.index);
  print(Colors.green.index);
  print(Colors.blue.index);

  print(Colors.values);
}

enum Colors {
  red,
  green,
  blue
}

枚举类型的注意事项:

• 注意一: 您不能子类化、混合或实现枚举。
• 注意二: 不能显式实例化一个枚举

三、 泛型

1. 为什么使用泛型?

对于有基础的同学, 这部分不再解释

2. List和Map的泛型

List使用时的泛型写法:

  // 创建List的方式
  var names1 = ['why', 'kobe', 'james', 111];
  print(namesruntimeType); // List<Object>

  // 限制类型
  var names2 = <String>['why', 'kobe', 'james', 111]; // 最后一个报错
  List<String> names3 = ['why', 'kobe', 'james', 111]; // 最后一个报错

Map使用时的泛型写法:

  // 创建Map的方式
  var infos1 = {1: 'one', 'name': 'why', 'age': 18}; 
  print(infosruntimeType); // _InternalLinkedHashMap<Object, Object>

  // 对类型进行显示
  Map<String, String> infos2 = {'name': 'why', 'age': 18}; // 18不能放在value中
  var infos3 = <String, String>{'name': 'why', 'age': 18}; // 18不能放在value中

3. 类定义的泛型

如果我们需要定义一个类, 用于存储位置信息Location, 但是并不确定使用者希望使用的是int类型,还是double类型, 甚至是一个字符串, 这个时候如何定义呢?

• 一种方案是使用Object类型, 但是在之后使用时, 非常不方便
• 另一种方案就是使用泛型.

Location类的定义: Object方式

main(List<String> args) {
  Location l1 = Location(10, 20);
  print(lx.runtimeType); // Object
}

class Location {
  Object x;
  Object y;

  Location(this.x, this.y);
}

Location类的定义: 泛型方式

main(List<String> args) {
  Location l2 = Location<int>(10, 20);
  print(lx.runtimeType); // int 

  Location l3 = Location<String>('aaa', 'bbb');
  print(lx.runtimeType); // String
}
}

class Location<T> {
  T x;
  T y;

  Location(this.x, this.y);
}

如果我们希望类型只能是num类型, 怎么做呢?

main(List<String> args) {
  Location l2 = Location<int>(10, 20);
  print(lx.runtimeType);
  
  // 错误的写法, 类型必须继承自num
  Location l3 = Location<String>('aaa', 'bbb');
  print(lx.runtimeType);
}

class Location<T extends num> {
  T x;
  T y;

  Location(this.x, this.y);
}

4. 泛型方法的定义

最初，Dart仅仅在类中支持泛型。后来一种称为泛型方法的新语法允许在方法和函数中使用类型参数。

main(List<String> args) {
  var names = ['why', 'kobe'];
  var first = getFirst(names);
  print('$first ${first.runtimeType}'); // why String
}

T getFirst<T>(List<T> ts) {
  return ts[0];
}

四. 库的使用

在Dart中，你可以导入一个库来使用它所提供的功能。

库的使用可以使代码的重用性得到提高，并且可以更好的组合代码。

Dart中任何一个dart文件都是一个库，即使你没有用关键字library声明

1.库的导入

import语句用来导入一个库，后面跟一个字符串形式的Uri来指定表示要引用的库，语法如下：

import '库所在的uri';

常见的库URI有三种不同的形式

• 来自dart标准版，比如dart:io、dart:html、dart:math、dart:core(但是这个可以省略)

//dart:前缀表示Dart的标准库，如dart:io、dart:html、dart:math
import 'dart:io';

• 使用相对路径导入的库，通常指自己项目中定义的其他dart文件

//当然，你也可以用相对路径或绝对路径的dart文件来引用
import 'lib/student/student.dart';

• Pub包管理工具管理的一些库，包括自己的配置以及一些第三方的库，通常使用前缀package

//Pub包管理系统中有很多功能强大、实用的库，可以使用前缀 package:
import 'package:flutter/material.dart';

库文件中内容的显示和隐藏

如果希望只导入库中某些内容，或者刻意隐藏库里面某些内容，可以使用show和hide关键字

• **show关键字：**可以显示某个成员（屏蔽其他）
• **hide关键字：**可以隐藏某个成员（显示其他）

import 'lib/student/student.dart' show Student, Person;

import 'lib/student/student.dart' hide Person;

库中内容和当前文件中的名字冲突

当各个库有命名冲突的时候，可以使用as关键字来使用命名空间

import 'lib/student/student.dart' as Stu;

Stu.Student s = new Stu.Student();

2.库的定义

library关键字

通常在定义库时，我们可以使用library关键字给库起一个名字。

但目前我发现，库的名字并不影响导入，因为import语句用的是字符串URI

library math;

part关键字

在之前我们使用student.dart作为演练的时候，只是将该文件作为一个库。

在开发中，如果一个库文件太大，将所有内容保存到一个文件夹是不太合理的，我们有可能希望将这个库进行拆分，这个时候就可以使用part关键字了

不过官方已经不建议使用这种方式了：

• dart.dev/guides/libr…

mathUtils.dart文件

part of "utils.dart";

int sum(int num1, int num2) {
  return num1 + num2;
}

dateUtils.dart文件

part of "utils.dart";

String dateFormat(DateTime date) {
  return "2020-12-12";
}

utils.dart文件

part "mathUtils.dart";
part "dateUtils.dart";

test_libary.dart文件

import "lib/utils.dart";

main(List<String> args) {
  print(sum(10, 20));
  print(dateFormat(DateTime.now()));
}

export关键字

官方不推荐使用part关键字，那如果库非常大，如何进行管理呢？

• 将每一个dart文件作为库文件，使用export关键字在某个库文件中单独导入

mathUtils.dart文件

int sum(int num1, int num2) {
  return num1 + num2;
}

dateUtils.dart文件

String dateFormat(DateTime date) {
  return "2020-12-12";
}

utils.dart文件

library utils;

export "mathUtils.dart";
export "dateUtils.dart";

test_libary.dart文件

import "lib/utils.dart";

main(List<String> args) {
  print(sum(10, 20));
  print(dateFormat(DateTime.now()));
}

最后，也可以通过Pub管理自己的库自己的库，在项目开发中个人觉得不是非常有必要，所以暂时不讲解这种方式。

五. Dart的异步模型

我们先来搞清楚Dart是如何搞定异步操作的

1. Dart是单线程的

1.1. 程序中的耗时操作

开发中的耗时操作：

• 在开发中，我们经常会遇到一些耗时的操作需要完成，比如网络请求、文件读取等等；
• 如果我们的主线程一直在等待这些耗时的操作完成，那么就会进行阻塞，无法响应其它事件，比如用户的点击；
• 显然，我们不能这么干！！

如何处理耗时的操作呢？

• 针对如何处理耗时的操作，不同的语言有不同的处理方式。
• 处理方式一： 多线程，比如Java、C++，我们普遍的做法是开启一个新的线程（Thread），在新的线程中完成这些异步的操作，再通过线程间通信的方式，将拿到的数据传递给主线程。
• 处理方式二： 单线程+事件循环，比如JavaScript、Dart都是基于单线程加事件循环来完成耗时操作的处理。不过单线程如何能进行耗时的操作呢？！

1.2. 单线程的异步操作

我之前碰到很多开发者都对单线程的异步操作充满了问号？？？

其实它们并不冲突：

• 因为我们的一个应用程序大部分时间都是处于空闲的状态的，并不是无限制的在和用户进行交互。
• 比如等待用户点击、网络请求数据的返回、文件读写的IO操作，这些等待的行为并不会阻塞我们的线程；
• 这是因为类似于网络请求、文件读写的IO，我们都可以基于非阻塞调用；

阻塞式调用和非阻塞式调用

如果想搞懂这个点，我们需要知道操作系统中的阻塞式调用和非阻塞式调用的概念。

• 阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的状态。
• 阻塞式调用： 调用结果返回之前，当前线程会被挂起，调用线程只有在得到调用结果之后才会继续执行。
• 非阻塞式调用： 调用执行之后，当前线程不会停止执行，只需要过一段时间来检查一下有没有结果返回即可。

我们用一个生活中的例子来模拟：

• 你中午饿了，需要点一份外卖，点外卖的动作就是我们的调用，拿到最后点的外卖就是我们要等待的结果。
• 阻塞式调用： 点了外卖，不再做任何事情，就是在傻傻的等待，你的线程停止了任何其他的工作。
• 非阻塞式调用： 点了外卖，继续做其他事情：继续工作、打把游戏，你的线程没有继续执行其他事情，只需要偶尔去看一下有没有人敲门，外卖有没有送到即可。

而我们开发中的很多耗时操作，都可以基于这样的 非阻塞式调用：

• 比如网络请求本身使用了Socket通信，而Socket本身提供了select模型，可以进行非阻塞方式的工作；
• 比如文件读写的IO操作，我们可以使用操作系统提供的基于事件的回调机制；

这些操作都不会阻塞我们单线程的继续执行，我们的线程在等待的过程中可以继续去做别的事情：喝杯咖啡、打把游戏，等真正有了响应，再去进行对应的处理即可。

这时，我们可能有两个问题：

• 问题一： 如果在多核CPU中，单线程是不是就没有充分利用CPU呢？这个问题，我会放在后面来讲解。
• 问题二： 单线程是如何来处理网络通信、IO操作它们返回的结果呢？答案就是事件循环（Event Loop）。

2. Dart事件循环

2.1 什么是事件循环

单线程模型中主要就是在维护着一个事件循环（Event Loop）。

事件循环是什么呢？

• 事实上事件循环并不复杂，它就是将需要处理的一系列事件（包括点击事件、IO事件、网络事件）放在一个事件队列（Event Queue）中。
• 不断的从事件队列（Event Queue）中取出事件，并执行其对应需要执行的代码块，直到事件队列清空位置。

我们来写一个事件循环的伪代码：

// 这里我使用数组模拟队列, 先进先出的原则
List eventQueue = []; 
var event;

// 事件循环从启动的一刻，永远在执行
while (true) {
  if (eventQueue.length > 0) {
    // 取出一个事件
    event = eventQueue.removeAt(0);
    // 执行该事件
    event();
  }
}

当我们有一些事件时，比如点击事件、IO事件、网络事件时，它们就会被加入到eventLoop中，当发现事件队列不为空时发现，就会取出事件，并且执行。

• 齿轮就是我们的事件循环，它会从队列中一次取出事件来执行。

2.2 事件循环代码模拟

这里我们来看一段伪代码，理解点击事件和网络请求的事件是如何被执行的：

• 这是一段Flutter代码，很多东西大家可能不是特别理解，但是耐心阅读你会读懂我们在做什么。
• 一个按钮RaisedButton，当发生点击时执行onPressed函数。
• onPressed函数中，我们发送了一个网络请求，请求成功后会执行then中的回调函数。

RaisedButton(
  child: Text('Click me'),
  onPressed: () {
    final myFuture = http.get('https://example.com');
    myFuture.then((response) {
      if (response.statusCode == 200) {
        print('Success!');
      }
    });
  },
)

这些代码是如何放在事件循环中执行呢？

• 1、当用户发生点击的时候，onPressed回调函数被放入事件循环中执行，执行的过程中发送了一个网络请求。
• 2、网络请求发出去后，该事件循环不会被阻塞，而是发现要执行的onPressed函数已经结束，会将它丢弃掉。
• 3、网络请求成功后，会执行then中传入的回调函数，这也是一个事件，该事件被放入到事件循环中执行，执行完毕后，事件循环将其丢弃。

尽管onPressed和then中的回调有一些差异，但是它们对于事件循环来说，都是告诉它：我有一段代码需要执行，快点帮我完成。

六. Dart的异步操作

Dart中的异步操作主要使用Future以及async、await。

如果你之前有过前端的ES6、ES7编程经验，那么完全可以将Future理解成Promise，async、await和ES7中基本一致。

但是如果没有前端开发经验，Future以及async、await如何理解呢？

1. 认识Future

我思考了很久，这个Future到底应该如何讲解

1.1. 同步的网络请求

我们先来看一个例子吧：

• 在这个例子中，我使用getNetworkData来模拟了一个网络请求；
• 该网络请求需要3秒钟的时间，之后返回数据；

import "dart:io";

main(List<String> args) {
  print("main function start");
  print(getNetworkData());
  print("main function end");
}

String getNetworkData() {
  sleep(Duration(seconds: 3));
  return "network data";
}

这段代码会运行怎么的结果呢？

• getNetworkData会阻塞main函数的执行

main function start
// 等待3秒
network data
main function end

显然，上面的代码不是我们想要的执行效果，因为网络请求阻塞了main函数，那么意味着其后所有的代码都无法正常的继续执行。

1.2. 异步的网络请求

我们来对我们上面的代码进行改进，代码如下：

• 和刚才的代码唯一的区别在于我使用了Future对象来将耗时的操作放在了其中传入的函数中；
• 稍后，我们会讲解它具体的一些API，我们就暂时知道我创建了一个Future实例即可；

import "dart:io";

main(List<String> args) {
  print("main function start");
  print(getNetworkData());
  print("main function end");
}

Future<String> getNetworkData() {
  return Future<String>(() {
    sleep(Duration(seconds: 3));
    return "network data";
  });
}

我们来看一下代码的运行结果：

• 1、这一次的代码顺序执行，没有出现任何的阻塞现象；
• 2、和之前直接打印结果不同，这次我们打印了一个Future实例；
• 结论：我们将一个耗时的操作隔离了起来，这个操作不会再影响我们的主线程执行了。
• 问题：我们如何去拿到最终的结果呢？

main function start
Instance of 'Future<String>'
main function end

获取Future得到的结果

有了Future之后，如何去获取请求到的结果：通过.then的回调：

main(List<String> args) {
  print("main function start");
  // 使用变量接收getNetworkData返回的future
  var future = getNetworkData();
  // 当future实例有返回结果时，会自动回调then中传入的函数
  // 该函数会被放入到事件循环中，被执行
  future.then((value) {
    print(value);
  });
  print(future);
  print("main function end");
}

上面代码的执行结果：

main function start
Instance of 'Future<String>'
main function end
// 3s后执行下面的代码
network data

执行中出现异常

如果调用过程中出现了异常，拿不到结果，如何获取到异常的信息呢？

import "dart:io";

main(List<String> args) {
  print("main function start");
  var future = getNetworkData();
  future.then((value) {
    print(value);
  }).catchError((error) { // 捕获出现异常时的情况
    print(error);
  });
  print(future);
  print("main function end");
}

Future<String> getNetworkData() {
  return Future<String>(() {
    sleep(Duration(seconds: 3));
    // 不再返回结果，而是出现异常
    // return "network data";
    throw Exception("网络请求出现错误");
  });
}

上面代码的执行结果：

main function start
Instance of 'Future<String>'
main function end
// 3s后没有拿到结果，但是我们捕获到了异常
Exception: 网络请求出现错误

1.3. Future使用补充

补充一：上面案例的小结

我们通过一个案例来学习了一些Future的使用过程：

• 1、创建一个Future（可能是我们创建的，也可能是调用内部API或者第三方API获取到的一个Future，总之你需要获取到一个Future实例，Future通常会对一些异步的操作进行封装）；
• 2、通过.then(成功回调函数)的方式来监听Future内部执行完成时获取到的结果；
• 3、通过.catchError(失败或异常回调函数)的方式来监听Future内部执行失败或者出现异常时的错误信息；

补充二：Future的两种状态

事实上Future在执行的整个过程中，我们通常把它划分成了两种状态：

状态一：未完成状态（uncompleted）

• 执行Future内部的操作时（在上面的案例中就是具体的网络请求过程，我们使用了延迟来模拟），我们称这个过程为未完成状态

状态二：完成状态（completed）

• 当Future内部的操作执行完成，通常会返回一个值，或者抛出一个异常。
• 这两种情况，我们都称Future为完成状态。 dart官网有对这两种状态解析，之所以贴出来是区别于Promise的三种状态

补充三：Future的链式调用

上面代码我们可以进行如下的改进：

• 我们可以在then中继续返回值，会在下一个链式的then调用回调函数中拿到返回的结果

import "dart:io";

main(List<String> args) {
  print("main function start");

  getNetworkData().then((value1) {
    print(value1);
    return "content data2";
  }).then((value2) {
    print(value2);
    return "message data3";
  }).then((value3) {
    print(value3);
  });

  print("main function end");
}

Future<String> getNetworkData() {
  return Future<String>(() {
    sleep(Duration(seconds: 3));
    // 不再返回结果，而是出现异常
     return "network data1";
  });
}

打印结果如下：

main function start
main function end
// 3s后拿到结果
network data1
content data2
message data3

补充四：Future其他API

Future.value(value)

• 直接获取一个完成的Future，该Future会直接调用then的回调函数

main(List<String> args) {
  print("main function start");

  Future.value("哈哈哈").then((value) {
    print(value);
  });

  print("main function end");
}

打印结果如下：

main function start
main function end
哈哈哈

疑惑：为什么立即执行，但是哈哈哈是在最后打印的呢？

• 这是因为Future中的then会作为新的任务会加入到事件队列中（Event Queue），加入之后你肯定需要排队执行了

Future.error(object)

• 直接获取一个完成的Future，但是是一个发生异常的Future，该Future会直接调用catchError的回调函数

main(List<String> args) {
  print("main function start");

  Future.error(Exception("错误信息")).catchError((error) {
    print(error);
  });

  print("main function end");
}

打印结果如下：

main function start
main function end
Exception: 错误信息

Future.delayed(时间, 回调函数)

• 在延迟一定时间时执行回调函数，执行完回调函数后会执行then的回调；
• 之前的案例，我们也可以使用它来模拟，但是直接学习这个API会让大家更加疑惑；

main(List<String> args) {
  print("main function start");

  Future.delayed(Duration(seconds: 3), () {
    return "3秒后的信息";
  }).then((value) {
    print(value);
  });

  print("main function end");
}

2. await、async

2.1. 理论概念理解

如果你已经完全搞懂了Future，那么学习await、async应该没有什么难度。

await、async是什么呢？

• 它们是Dart中的关键字（你这不是废话吗？废话也还是要强调的，万一你用它做变量名呢，无辜脸。）
• 它们可以让我们用同步的代码格式，去实现异步的调用过程。
• 并且，通常一个async的函数会返回一个Future（别着急，马上就看到代码了）。

我们已经知道，Future可以做到不阻塞我们的线程，让线程继续执行，并且在完成某个操作时改变自己的状态，并且回调then或者errorCatch回调。

如何生成一个Future呢？

• 1、通过我们前面学习的Future构造函数，或者后面学习的Future其他API都可以。
• 2、还有一种就是通过async的函数。

2.2. 案例代码演练

Talk is cheap. Show me the code.

我们来对之前的Future异步处理代码进行改造，改成await、async的形式。

我们知道，如果直接这样写代码，代码是不能正常执行的：

• 因为Future.delayed返回的是一个Future对象，我们不能把它看成同步的返回数据："network data"去使用
• 也就是我们不能把这个异步的代码当做同步一样去使用！

import "dart:io";

main(List<String> args) {
  print("main function start");
  print(getNetworkData());
  print("main function end");
}

String getNetworkData() {
  var result = Future.delayed(Duration(seconds: 3), () {
    return "network data";
  });

  return  "请求到的数据：" + result;
}

现在我使用await修改下面这句代码：

• 你会发现，我在Future.delayed函数前加了一个await。
• 一旦有了这个关键字，那么这个操作就会等待Future.delayed的执行完毕，并且等待它的结果。

String getNetworkData() {
  var result = await Future.delayed(Duration(seconds: 3), () {
    return "network data";
  });

  return  "请求到的数据：" + result;
}

修改后执行代码，会看到如下的错误：

• 错误非常明显：await关键字必须存在于async函数中。
• 所以我们需要将getNetworkData函数定义成async函数。

继续修改代码如下：

• 也非常简单，只需要在函数的()后面加上一个async关键字就可以了

String getNetworkData() async {
  var result = await Future.delayed(Duration(seconds: 3), () {
    return "network data";
  });

  return  "请求到的数据：" + result;
}

运行代码，依然报错（心想：你妹啊）：

• 错误非常明显：使用async标记的函数，必须返回一个Future对象。
• 所以我们需要继续修改代码，将返回值写成一个Future。

继续修改代码如下：

Future<String> getNetworkData() async {
  var result = await Future.delayed(Duration(seconds: 3), () {
    return "network data";
  });

  return "请求到的数据：" + result;
}

这段代码应该是我们理想当中执行的代码了

• 我们现在可以像同步代码一样去使用Future异步返回的结果；
• 等待拿到结果之后和其他数据进行拼接，然后一起返回；
• 返回的时候并不需要包装一个Future，直接返回即可，但是返回值会默认被包装在一个Future中；

3. 读取json案例

我这里给出了一个在Flutter项目中，读取一个本地的json文件，并且转换成模型对象，返回出去的案例；

这个案例作为大家学习前面Future和await、async的一个参考，我并不打算展开来讲，因为需要用到Flutter的相关知识；

后面我会在后面的案例中再次讲解它在Flutter中我使用的过程中；

读取json案例代码（了解一下即可）

import 'package:flutter/services.dart' show rootBundle;
import 'dart:convert';
import 'dart:async';

main(List<String> args) {
  getAnchors().then((anchors) {
    print(anchors);
  });
}

class Anchor {
  String nickname;
  String roomName;
  String imageUrl;

  Anchor({
    this.nickname,
    this.roomName,
    this.imageUrl
  });

  Anchor.withMap(Map<String, dynamic> parsedMap) {
    this.nickname = parsedMap["nickname"];
    this.roomName = parsedMap["roomName"];
    this.imageUrl = parsedMap["roomSrc"];
  }
}

Future<List<Anchor>> getAnchors() async {
  // 1.读取json文件
  String jsonString = await rootBundle.loadString("assets/yz.json");

  // 2.转成List或Map类型
  final jsonResult = json.decode(jsonString);

  // 3.遍历List，并且转成Anchor对象放到另一个List中
  List<Anchor> anchors = new List();
  for (Map<String, dynamic> map in jsonResult) {
    anchors.add(Anchor.withMap(map));
  }
  return anchors;
}

三. Dart的异步补充

1. 任务执行顺序

1.1. 认识微任务队列

在前面学习学习中，我们知道Dart中有一个事件循环（Event Loop）来执行我们的代码，里面存在一个事件队列（Event Queue），事件循环不断从事件队列中取出事件执行。

但是如果我们严格来划分的话，在Dart中还存在另一个队列：微任务队列（Microtask Queue）。

• 微任务队列的优先级要高于事件队列；
• 也就是说事件循环都是优先执行微任务队列中的任务，再执行 事件队列 中的任务；

那么在Flutter开发中，哪些是放在事件队列，哪些是放在微任务队列呢？

• 所有的外部事件任务都在事件队列中，如IO、计时器、点击、以及绘制事件等；
• 而微任务通常来源于Dart内部，并且微任务非常少。这是因为如果微任务非常多，就会造成事件队列排不上队，会阻塞任务队列的执行（比如用户点击没有反应的情况）；

说道这里，你可能已经有点凌乱了，在Dart的单线程中，代码到底是怎样执行的呢？

• 1、Dart的入口是main函数，所以main函数中的代码会优先执行；
• 2、main函数执行完后，会启动一个事件循环（Event Loop）就会启动，启动后开始执行队列中的任务；
• 3、首先，会按照先进先出的顺序，执行 微任务队列（Microtask Queue）中的所有任务；
• 4、其次，会按照先进先出的顺序，执行 事件队列（Event Queue）中的所有任务；

1.2. 如何创建微任务

在开发中，我们可以通过dart中async下的scheduleMicrotask来创建一个微任务：

import "dart:async";

main(List<String> args) {
  scheduleMicrotask(() {
    print("Hello Microtask");
  });
}

在开发中，如果我们有一个任务不希望它放在Event Queue中依次排队，那么就可以创建一个微任务了。

Future的代码是加入到事件队列还是微任务队列呢？

Future中通常有两个函数执行体：

• Future构造函数传入的函数体
• then的函数体（catchError等同看待）

那么它们是加入到什么队列中的呢？

• Future构造函数传入的函数体放在事件队列中
• then的函数体要分成三种情况：
• 情况一：Future没有执行完成（有任务需要执行），那么then会直接被添加到Future的函数执行体后；
• 情况二：如果Future执行完后就then，该then的函数体被放到如微任务队列，当前Future执行完后执行微任务队列；
• 情况三：如果Future世链式调用，意味着then未执行完，下一个then不会执行；

// future_1加入到eventqueue中，紧随其后then_1被加入到eventqueue中
Future(() => print("future_1")).then((_) => print("then_1"));

// Future没有函数执行体，then_2被加入到microtaskqueue中
Future(() => null).then((_) => print("then_2"));

// future_3、then_3_a、then_3_b依次加入到eventqueue中
Future(() => print("future_3")).then((_) => print("then_3_a")).then((_) => print("then_3_b"));

1.3. 代码执行顺序

我们根据前面的规则来学习一个极的代码执行顺序案例：

import "dart:async";

main(List<String> args) {
  print("main start");

  Future(() => print("task1"));
  
  final future = Future(() => null);

  Future(() => print("task2")).then((_) {
    print("task3");
    scheduleMicrotask(() => print('task4'));
  }).then((_) => print("task5"));

  future.then((_) => print("task6"));
  scheduleMicrotask(() => print('task7'));

  Future(() => print('task8'))
    .then((_) => Future(() => print('task9')))
    .then((_) => print('task10'));

  print("main end");
}

代码执行的结果是：

main start
main end
task7
task1
task6
task2
task3
task5
task4
task8
task9
task10

代码分析：

• 1、main函数先执行，所以main start和main end先执行，没有任何问题；
• 2、main函数执行过程中，会将一些任务分别加入到EventQueue和MicrotaskQueue中；
• 3、task7通过scheduleMicrotask函数调用，所以它被最早加入到MicrotaskQueue，会被先执行；
• 4、然后开始执行EventQueue，task1被添加到EventQueue中被执行；
• 5、通过final future = Future(() => null);创建的future的then被添加到微任务中，微任务直接被优先执行，所以会执行task6；
• 6、一次在EventQueue中添加task2、task3、task5被执行；
• 7、task3的打印执行完后，调用scheduleMicrotask，那么在执行完这次的EventQueue后会执行，所以在task5后执行task4（注意：scheduleMicrotask的调用是作为task3的一部分代码，所以task4是要在task5之后执行的）
• 8、task8、task9、task10一次添加到EventQueue被执行；

事实上，上面的代码执行顺序有可能出现在面试中，我们开发中通常不会出现这种复杂的嵌套，并且需要完全搞清楚它的执行顺序；

但是，了解上面的代码执行顺序，会让你对EventQueue和microtaskQueue有更加深刻的理解。

2. 多核CPU的利用

2.1. Isolate的理解

在Dart中，有一个Isolate的概念，它是什么呢？

• 我们已经知道Dart是单线程的，这个线程有自己可以访问的内存空间以及需要运行的事件循环；
• 我们可以将这个空间系统称之为是一个Isolate；
• 比如Flutter中就有一个Root Isolate，负责运行Flutter的代码，比如UI渲染、用户交互等等；

在 Isolate 中，资源隔离做得非常好，每个 Isolate 都有自己的 Event Loop 与 Queue，

• Isolate 之间不共享任何资源，只能依靠消息机制通信，因此也就没有资源抢占问题。

但是，如果只有一个Isolate，那么意味着我们只能永远利用一个线程，这对于多核CPU来说，是一种资源的浪费。

如果在开发中，我们有非常多耗时的计算，完全可以自己创建Isolate，在独立的Isolate中完成想要的计算操作。

如何创建Isolate呢？

创建Isolate是比较简单的，我们通过Isolate.spawn就可以创建了：

import "dart:isolate";

main(List<String> args) {
  Isolate.spawn(foo, "Hello Isolate");
}

void foo(info) {
  print("新的isolate：$info");
}

2.2. Isolate通信机制

但是在真实开发中，我们不会只是简单的开启一个新的Isolate，而不关心它的运行结果：

• 我们需要新的Isolate进行计算，并且将计算结果告知Main Isolate（也就是默认开启的Isolate）；
• Isolate 通过发送管道（SendPort）实现消息通信机制；
• 我们可以在启动并发Isolate时将Main Isolate的发送管道作为参数传递给它；
• 并发在执行完毕时，可以利用这个管道给Main Isolate发送消息；

import "dart:isolate";

main(List<String> args) async {
  // 1.创建管道
  ReceivePort receivePort= ReceivePort();

  // 2.创建新的Isolate
  Isolate isolate = await Isolate.spawn<SendPort>(foo, receivePort.sendPort);

  // 3.监听管道消息
  receivePort.listen((data) {
    print('Data：$data');
    // 不再使用时，我们会关闭管道
    receivePort.close();
    // 需要将isolate杀死
    isolate?.kill(priority: Isolate.immediate);
  });
}

void foo(SendPort sendPort) {
  sendPort.send("Hello World");
}

但是我们上面的通信变成了单向通信，如果需要双向通信呢？

• 事实上双向通信的代码会比较麻烦；
• Flutter提供了支持并发计算的compute函数，它内部封装了Isolate的创建和双向通信；
• 利用它我们可以充分利用多核心CPU，并且使用起来也非常简单；

注意：下面的代码不是dart的API，而是Flutter的API，所以只有在Flutter项目中才能运行

main(List<String> args) async {
  int result = await compute(powerNum, 5);
  print(result);
}

int powerNum(int num) {
  return num * num;
}