《深入浅出Dart》事件循环和协程机制

柔情只为你懂 2023-10-13 09:19 28阅读 0赞

## 事件循环和协程机制 ##

> Dart实现异步的方式同Javascript类似，如果你掌握Javascript的事件循环机制，那么学习Dart的异步机制就非常简单了

在 Dart 中，事件循环和协程是实现异步编程的核心机制。它们使得我们能够以非阻塞的方式处理异步操作，并允许在异步操作期间暂停和继续执行代码。本文将深入探讨 Dart 的事件循环和协程机制，并结合代码示例进行详细说明。

### 协程（Coroutine） ###

协程是一种轻量级的线程，它可以在程序内部进行切换，而不需要依赖操作系统的线程管理。在 Dart 中，协程的实现是通过异步函数和 await 关键字来实现的。

异步函数使用 async 关键字来标记，表示这个函数可能包含异步操作。在异步函数中，使用 await 关键字来等待一个 Future 的结果。当遇到 await 表达式时，当前协程会暂停执行，并将控制权交给事件循环，直到 Future 完成并返回结果。

void main() async {
        
      print('Start');
    
      // 异步函数中使用 await 等待 Future 的结果
      var result = await fetchData();
      print('Async result: $result');
    
      print('End');
    }
    
    Future<String> fetchData() {
        
      return Future.delayed(Duration(seconds: 2), () => 'Data loaded');
    }

当涉及到 Dart 的事件循环时，可以结合事件队列、宏任务、微任务和协程的概念来完善整体的事件循环。下面是对事件循环的完善描述：

### 事件循环（Event Loop） ###

Dart 的事件循环是一个基于事件驱动的循环机制，用于处理异步操作和事件处理。它包括以下组件：事件队列、宏任务队列、微任务队列、IO 事件处理器和异步任务处理器等。

事件循环的完整流程如下：

1.初始化事件循环，并创建事件队列、宏任务队列和微任务队列。  
2. 事件循环从事件队列中取出一个事件。  
3. 如果是微任务（如 Future.then() 回调函数），将微任务添加到微任务队列中。  
4. 如果是宏任务（如定时器事件、IO 事件、用户交互事件等），将宏任务添加到宏任务队列中。  
5. 事件循环首先处理微任务队列中的所有微任务，确保微任务在当前事件循环中优先执行。  
6. 微任务队列中的所有微任务都处理完毕后，事件循环开始处理宏任务队列中的宏任务。  
7. 事件循环处理宏任务，执行相应的回调函数，并等待宏任务完成。  
8. 宏任务处理完成后，事件循环回到步骤2，继续处理下一个事件,事件循环在整个过程中不断循环，直到事件队列为空或程序终止

\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-QBFjvIEv-1688205638904)(/assets/image/event-loop.png)\]

通过微任务队列的处理机制，Dart 确保了在事件循环的每一轮中，微任务能够优先得到处理。这保证了微任务的及时执行，并避免了某些异步任务被延迟处理的情况。

通过协程的机制，Dart 实现了非阻塞的异步编程。当遇到 await 表达式时，协程会暂停执行，并将控制权交给事件循环。一旦 Future 完成并返回结果，协程恢复执行，并继续执行 await 表达式之后的代码。

void main() {
        
      print('Start');
    
      // 添加一个定时器事件
      Timer(Duration(seconds: 2), () {
        
        print('Timer event');
      });
    
      // 添加一个 IO 事件
      File('data.txt').readAsString().then((data) {
        
        print('IO event: $data');
      });
    
      // 添加一个异步任务
      fetchData().then((result) {
        
        print('Async event: $result');
      });
    
      print('End');
    }
    
    Future<String> fetchData() {
        
      return Future.delayed(Duration(seconds: 1), () => 'Data loaded');
    }

在上面的示例中，我们向事件队列中添加了一个定时器事件、一个 IO 事件和一个异步任务。在事件循环的处理过程中，定时器事件会在指定的延迟时间后触发，IO 事件会在文件读取完成后执行回调函数，异步任务会在 Future 完成后传递结果。

### 协程（Coroutine） ###

异步函数使用 async 关键字来标记，表示这个函数可能包含异步操作。在异步函数中，使用 await 关键字来等待一个 Future 的结果。当遇到 await 表达式时，当前

协程会暂停执行，并将控制权交给事件循环，直到 Future 完成并返回结果。

下面是一个示例代码，展示了协程的工作流程：

在上面的示例中，main() 函数被标记为异步函数，使用 async 关键字进行标记。在异步函数中，我们使用 await 关键字等待 fetchData() 函数的结果。在等待期间，协程会暂停执行，并将控制权返回给事件循环。一旦 Future 完成并返回结果，协程恢复执行，并打印出结果。

### 宏任务队列（Macrotask Queue）） ###

在 Dart 中，宏任务（Macrotask）是指需要在事件循环的下一轮执行的任务。与微任务不同，宏任务的执行发生在微任务队列处理完毕后。以下是一些常见的宏任务：

#### 1. 定时器事件 ####

通过 Timer 类创建的定时器事件是宏任务。可以使用 Timer 类的方法（如 Timer.run()、Timer.periodic()、Timer(Duration, callback)）来创建定时器事件，并在指定的延迟时间后执行回调函数。

void main() {
        
      print('Start');
    
      Timer(Duration(seconds: 2), () {
        
        print('Timer event');
      });
    
      print('End');
    }

在上面的示例中，通过 Timer 类创建的定时器事件会在指定的延迟时间后作为宏任务执行。

#### 2. IO 事件 ####

包括文件读写、网络请求等异步操作。当执行这些异步操作时，相应的 IO 事件会被触发，然后作为宏任务在事件循环的下一轮执行。

import 'dart:io';
    
    void main() {
        
      print('Start');
    
      File('data.txt').readAsString().then((data) {
        
        print('IO event: $data');
      });
    
      print('End');
    }

在上面的示例中，文件读取的 IO 事件会在文件读取完成后作为宏任务执行。

#### 3. UI 事件 ####

在 Flutter 应用程序中，用户交互（如点击按钮、滑动屏幕等）触发的事件也是宏任务。这些 UI 事件会被放入事件队列，并在事件循环的下一轮执行。

import 'package:flutter/material.dart';
    
    void main() {
        
      runApp(MyApp());
    }
    
    class MyApp extends StatelessWidget {
        
      @override
      Widget build(BuildContext context) {
        
        return MaterialApp(
          home: Scaffold(
            appBar: AppBar(
              title: Text('Macrotask Example'),
            ),
            body: Center(
              child: RaisedButton(
                child: Text('Click Me'),
                onPressed: () {
        
                  print('Button clicked');
                },
              ),
            ),
          ),
        );
      }
    }

在上面的示例中，按钮点击事件会在事件循环的下一轮作为宏任务执行。

宏任务与微任务相对，宏任务的执行顺序在微任务之后。`在事件循环的每一轮中，首先会处理微任务队列中的所有微任务，然后才会执行宏任务。`

通过宏任务，我们可以在 Dart 中处理一些需要在下一轮事件循环执行的任务，例如定时器事件、IO 事件和用户交互事件。这使得我们可以在合适的时机执行这些任务，并保持事件循环的稳定性和性能。

### 微任务队列（Microtask Queue） ###

Dart 中的微任务队列用于处理异步任务的回调函数。它保证异步任务的回调函数能够及时执行。常见的微任务包括 Future.then()、async/await 的回调等。

下面是一个示例代码，演示了微任务队列的处理过程：

void main() {
        
      print('Start');
    
      Future.microtask(() => print('Microtask 1'));
    
      Future.delayed(Duration(seconds: 1), () {
        
        print('Async event');
      });
    
      Future.microtask(() => print('Microtask 2'));
    
      print('End');
    }

在上面的示例中，我们使用 Future.microtask() 方法将两个微任务添加到微任务队列中。这些微任务会在当前事件循环中的其他事件之后立即执行，而不会等待其他事件的完成。因此，“Microtask 1” 和 “Microtask 2” 的输出会在 “Async event” 之前打印出来。

综上所述，Dart 的事件循环、协程和微任务队列相互配合，实现了高效的异步编程机制。事件循环负责处理各种事件，协程允许代码在异步操作期间暂停和继续执行，微任务队列保证异步任务的回调函数能够及时执行。这些机制的结合使得 Dart 能够实现高性能和灵活的异步编程。

### 微任务队列（Microtask Queue） ###

Dart 中的微任务队列用于处理异步任务的回调函数。它保证异步任务的回调函数能够及时执行。常见的微任务包括 Future.then()、async/await 的回调等。

#### 常见的微任务 ####

在 Dart 中，以下是一些常见的微任务：

##### 1. Future.then() 回调 #####

当一个 Future 完成时，可以使用 Future.then() 方法添加回调函数。这些回调函数会被添加到微任务队列中，并在当前事件循环中的微任务阶段执行。

Future.delayed(Duration(seconds: 1)).then((value) {
        
      print('Future.then() callback');
    });

##### 2. async/await 的回调 #####

使用 async/await 语法编写的异步函数中，await 表达式会等待一个 Future 的完成，并在当前事件循环中的微任务阶段恢复执行。

void main() async {
        
      print('Start');
      await Future.delayed(Duration(seconds: 1));
      print('Async callback');
    }