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Dart 是如何实现多任务并行的?

Dart 是如何实现多任务并行的?

作者: 90后的晨仔 | 来源:发表于2023-03-24 20:47 被阅读0次

    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:

    • Isolate(隔离区域)

    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 running
    Isolate 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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