一文详解Dart如何实现多任务并行

admin Dart

2023-12-05 0 570

Isolate(隔离区域)

Dart 是一种支持多任务并行的编程语言，它提供了多种机制来实现并发和并行。下面是 Dart 实现多任务并行的几种方式：

Dart 中的 Isolate 是一种轻量级的并发机制，类似于线程。每个隔离区域都是独立的内存空间，每个隔离区域都有自己的内存空间和执行线程，因此不同的隔离区域之间可以独立地执行代码，每个隔离区都在自己的核心上运行，不会阻塞其他 Isolate。从而实现并发。但是有一点需要注意它们之间不能直接共享数据，必须通过消息传递来实现。

下面是一个简单的示例代码，展示了如何使用Isolate在Dart中实现并发执行：

import \’dart:isolate\’;
void main() async {
// 创建两个隔离区域
final isolate1 = await Isolate.spawn(runIsolate, 1);
final isolate2 = await Isolate.spawn(runIsolate, 2);
// 等待隔离区域执行完毕
await Future.wait([isolate1.exitCode, isolate2.exitCode]);
}
void runIsolate(int id) {
// 隔离区域中执行的代码
print(\’Isolate $id is running\’);
}

在上面的示例中，我们首先使用Isolate.spawn函数创建两个隔离区域，每个隔离区域都会执行runIsolate函数，并传入不同的参数（1和2）。runIsolate函数是隔离区域中实际执行的代码，它只是简单地打印一条信息。

在创建完隔离区域之后，我们使用Future.wait函数等待隔离区域执行完毕。这里的exitCode属性返回隔离区域的退出代码，如果代码成功执行，它将返回0。

当我们运行上面的代码时，我们会看到如下输出：

Isolate 1 is runningIsolate 2 is running

可以看到，两个隔离区域几乎同时启动并执行，实现了并发执行的效果。这只是Isolate的简单示例，您可以使用它来执行更复杂的并发任务，例如使用多个Isolate同时下载多个文件，或在不同的隔离区域中执行计算密集型任务，以提高性能等。

async/await

在Dart中，async/await使用的是Future对象来实现异步操作。当我们在一个函数或方法前面加上async关键字时，这个函数就变成了一个异步函数。在异步函数中使用await关键字可以等待其他异步操作的结果，而不会阻塞当前函数的执行。

下面是一个使用async/await实现异步并发的Demo代码，它会同时下载两个URL的内容，并在两个下载操作都完成后将结果打印出来：

import \’dart:async\’;
import \’dart:convert\’;
import \’dart:io\’;
Future<void> main() async {
final url1 = \’https://www.example.com\’;
final url2 = \’https://www.example.net\’;
final result1 = downloadUrl(url1);
final result2 = downloadUrl(url2);
final results = await Future.wait([result1, result2]);
for (final result in results) {
print(result);
}
}
Future<String> downloadUrl(String url) async {
final httpClient = HttpClient();
final request = await httpClient.getUrl(Uri.parse(url));
final response = await request.close();
final contents = await response.transform(utf8.decoder).join();
httpClient.close();
return contents;
}

在上面的代码中，downloadUrl方法是一个异步函数，它使用HttpClient类下载给定URL的内容。在main函数中，我们使用Future.wait方法来等待两个下载操作都完成，然后打印结果。由于result1和result2是同时进行的，因此整个过程是并发的。

Stream

Dart 中的 Stream 是一种基于事件的异步编程模型，它可以处理连续的异步事件流。使用 Stream 可以将一个长时间运行的任务分解成多个小任务，并且可以在每个小任务完成后将结果推送到事件流中，这样其他任务就可以异步地获取结果。

下面是一个使用Stream实现异步并发的Demo代码，它会从两个URL下载数据并将结果打印出来：

import \’dart:async\’;
import \’dart:convert\’;
import \’dart:io\’;
Future<void> main() async {
final url1 = \’https://www.example.com\’;
final url2 = \’https://www.example.net\’;
final stream1 = downloadUrl(url1);
final stream2 = downloadUrl(url2);
await for (final result in StreamGroup.merge([stream1, stream2])) {
print(result);
}
}
Stream<String> downloadUrl(String url) async* {
final httpClient = HttpClient();
final request = await httpClient.getUrl(Uri.parse(url));
final response = await request.close();
await for (final chunk in response.transform(utf8.decoder)) {
yield chunk;
}
httpClient.close();
}

在上面的代码中，downloadUrl方法返回一个Stream对象，用于异步下载给定URL的内容。在main函数中，我们使用StreamGroup.merge方法将两个下载流合并为一个，并使用await for循环逐个处理下载结果。

需要注意的是，在downloadUrl方法中，我们使用yield关键字来逐个将下载的数据块发送到Stream中，这样就可以在下载过程中不断地将数据发送出去，而不用等到所有数据都下载完成后再一次性发送。这也是Stream在处理大量异步事件时的优势之一。

Compute Function

Dart 中的 Compute Function 是一种可以在独立的 Isolate 中运行的函数，它可以接收输入参数并返回结果。使用 Compute Function 可以将一个计算密集型的任务分解成多个小任务，在每个小任务中使用 Compute Function 来并行地计算结果，最终将结果合并起来。

下面是一个使用Compute Function实现异步并发的Demo代码，它会计算两个斐波那契数列，并将结果打印出来：

import \’dart:async\’;
import \’package:flutter/foundation.dart\’;
Future<void> main() async {
final result1 = compute(fibonacci, 40);
final result2 = compute(fibonacci, 41);
final results = await Future.wait([result1, result2]);
for (final result in results) {
print(result);
}
}
int fibonacci(int n) {
if (n == 0) return 0;
if (n == 1) return 1;
return fibonacci(n – 1) + fibonacci(n – 2);
}

在上面的代码中，我们使用compute函数将斐波那契数列的计算任务交给后台隔离线程执行，然后使用Future.wait方法等待两个任务都完成后打印结果。

需要注意的是，在使用compute函数时，传递给它的函数必须是顶层函数或静态函数，因为后台隔离线程无法访问非静态变量或实例变量。

总的来说，Dart 提供了多种机制来实现多任务并行，包括 Isolate、async/await、Stream 和 Compute Function。这些机制可以根据具体的任务需求选择使用，从而实现高效的并发和并行。

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