Flutter/Dart第04天：Dart非同步編程（Future和async/await）

来源:https://www.cnblogs.com/obullxl/archive/2023/09/29/NTopic2023092901.html
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在前面幾天中，我們學習了Dart基礎語法、可迭代集合，它們是Flutter應用研發的基本功。今天，我們繼續學習Flutter應用另一個必須掌握知識點：非同步編程（即Future和async/await）。它類似於Java中的FutureTask、JavaScript中的Promise。它是後續Flut... ...


Dart官網代碼實驗室：https://dart.dev/codelabs/async-await

重要說明：本博客基於Dart官網代碼實驗室，但並不是簡單的對官網文章進行翻譯，我會根據個人研發經驗，在覆蓋官網文章核心內容情況下，加入自己的一些擴展問題和問題演示和總結，包括名稱解釋、使用場景說明、代碼樣例覆蓋、最後完整的場景編程等。

啟蒙：錯誤的非同步編程樣例

下麵是一個錯誤的非同步編程樣例，大概過程：通過模擬網路API獲取訂單ID，然後組織訂單ID文案，最終輸出問題。

我們期望最終輸出的是正確的訂單ID文案，可結果並不符合我們的期望：訂單ID並不是T2023092900001，而是Instance of 'Future<String>'

// 1.1 創建訂單消息
String createOrderMessage() {
  var order = fetchOrderID();
  return '訂單ID: $order';
}

// 1.2 獲取訂單ID內容
Future<String> fetchOrderID() =>
  // 假設獲取訂單ID是一次網路交互，處理過程需要2秒鐘，因此模擬了2秒鐘返回訂單ID
  Future.delayed(
  const Duration(seconds: 2),
  () => 'T2023092900001',
);

void main() {
  // 1. 啟蒙：錯誤的非同步編程樣例
  final message = createOrderMessage();
  print(message);

  // 結果：訂單ID: Instance of 'Future<String>'
}

同步編程和非同步編程說明：

  • 同步編程：按照代碼塊順序執行代碼塊，前面代碼塊沒有執行完成之前，後面代碼被阻塞。
  • 非同步編程：非同步操作代碼塊完成初始化之後，後面代碼塊就可以執行了（非阻塞），非同步代碼塊執行完成（如上面樣例等待2秒鐘），執行完成回調代碼塊（即回調）。

Future非同步結果說明

非同步操作的結果都是Future類的實例（https://api.dart.cn/stable/3.1.3/dart-async/Future-class.html），非同步操作有2種狀態：未完成和完成狀態。調用非同步代碼塊（或函數），返回值都是未完成狀態的結果。

  • 未完成狀態：調用一個非同步函數，返回一個Future<T>結果，在非同步操作執行結束或者執行出錯之前的狀態。
  • 完成狀態：非同步操作執行結束正常返回結果或者執行出錯，都是完成狀態。正常完成的返回結果即Futrue<T>的T（如：Future<String>），如果無需返回結果，則為void，即非同步函數的返回值為Future<void>。如果非同步函數執行出錯，則返回結果是一個Error，可以進行捕獲。

下麵2個代碼樣例，分別為返回值為void和出錯結果：

// 2.1 非同步操作無返回值
Future<void> fetchOrderID2() {
  // 模擬了2秒鐘輸出了訂單ID
  return Future.delayed(const Duration(seconds: 2), () => print('ID2:T2023092900002'));
}

// 2.2 異常操作返回錯誤
Future<void> fetchOrderID3() {
  return Future.delayed(const Duration(seconds: 2), () => throw Exception('網路異常'));
}

void main() {
  // 2. Future/async/await非同步結果說明
  fetchOrderID2();
  print('2. fetchOrderID2-Future/async/await非同步結果說明...');

  // 結果：
  // 2. fetchOrderID2-Future/async/await非同步結果說明...
  // ID2:T2023092900002
  
  fetchOrderID3();
  print('2. fetchOrderID3-Future/async/await非同步結果說明...');

  // 結果：
  // 2. fetchOrderID3-Future/async/await非同步結果說明...
  // Unhandled exception:
  // Exception: 網路異常
}

async/await非同步操作定義和使用

async定義一個非同步操作，而await則是使用一個非同步操作的結果。

在應用async和await是，有2點需要遵守的基本規則：

  1. 如果需要定義一個非同步函數，則在函數體之前增加async關鍵字
  2. 只有在非同步函數中（即函數體前有async關鍵字的函數），await關鍵字才會生效（也就是await必須配合async使用）

定義一個非同步函數方法樣例（即增加async關鍵字）：

// 1. 同步函數轉非同步函數：無返回結果
// 1.1 同步函數
void funcVoid() {}

// 1.2 非同步返回
Future<void> funcVoid() async {}

// 2. 同步函數轉非同步函數：有返回結果
// 2.1 同步函數
String funcResult() {}

// 2.2 異常函數
Future<String> funcResult() async {}

接下來，我們來重寫第1張中，非同步函數代碼，以使結果符合我們預期：

  1. 獲取訂單ID函數fetchOrderID()前，增加await關鍵字。
  2. 創建訂單消息的函數createOrderMessageV2()，增加async關鍵字變成非同步函數，同返回結果由String變成Future<String>非同步結果。
  3. 同樣的，main()函數調用了非同步函數，因此也需要增加async關鍵字。
// 3. async/await非同步操作定義和使用
Future<String> createOrderMessageV2() async {
  var order = await fetchOrderID();
  return '訂單ID: $order';
}

void main() async {
  // 3. async/await非同步操作定義和使用
  final messageV2 = await createOrderMessageV2();
  print('3. async/await非同步操作定義和使用');
  print('$messageV2');

  // 結果：
  // 3. async/await非同步操作定義和使用
  // 訂單ID: T2023092900001
}

try/catch非同步操作的異常處理

在第2章節中，fetchOrderID3()非同步方法會拋出異常，從而中斷程式處理。非同步操作的異常，我們也可以和同步函數調用一樣，通過try-catch的方式進行處理。

下麵我們把fetchOrderID3()使用的地方進行改寫，捕獲異常從而不中斷我們的程式：

void main() async {
  // 4. try/catch非同步操作的異常處理
  try {
    await fetchOrderID3();
    print('4. try/catch非同步操作的異常處理.');
  } catch (e) {
    print('4. try/catch非同步操作的異常處理: $e');
  }

  // 結果：4. try/catch非同步操作的異常處理: Exception: 網路異常
}

場景編程：非同步編程的大合唱

應用場景假設：對當前登錄的用戶打個招呼，同時用戶退出登錄。因為退出登錄操作可被降級，因此退出登錄需要捕獲所有異常。

  1. 獲取當前登錄的用戶名，因為是網路API操作，因此是非同步操作。
  2. 退出登錄時，需要獲取當前緩存的用戶名，設計到存儲操作，因此也是非同步操作。
// 5.1 組裝用戶歡迎語
String makeGreeting(String userName) {
  return '歡迎你 $userName';
}

// 5.2 獲取用戶名，非同步操作
Future<String> fetchUserName() async {
  return Future.delayed(const Duration(seconds: 2), () => 'NTopic.CN');
}

// 5.3 用戶登錄-打聲招呼
Future<String> greeting() async {
  final userName = await fetchUserName();
  return makeGreeting(userName);
}

// 5.4 用戶退出-再見
Future<String> goodbye() async {
  final userName = await fetchUserName();
  return '$userName 下次再見！';
}

void main() async {
  // 5. 場景編程：非同步編程的大合唱
  print('5. 場景編程：非同步編程的大合唱...');
  print(await greeting());

  try {
    print(await goodbye());
  } catch (e) {
    print('5. 場景編程：非同步編程的大合唱-Goodbye異常: $e');
  }

  // 結果：
  // 5. 場景編程：非同步編程的大合唱...
  // 歡迎你 NTopic.CN
  // NTopic.CN 下次再見！
}

最後-完整的實例代碼

本文介紹的完整的實例代碼：

// 第04天：非同步編程

// 1.1 創建訂單消息
String createOrderMessage() {
  var order = fetchOrderID();
  return '訂單ID: $order';
}

// 1.2 獲取訂單ID內容
Future<String> fetchOrderID() =>
    // 假設獲取訂單ID是一次網路交互，處理過程需要2秒鐘，因此模擬了2秒鐘返回訂單ID
    Future.delayed(
      const Duration(seconds: 2),
      () => 'T2023092900001',
    );

// 2.1 非同步操作無返回值
Future<void> fetchOrderID2() {
  // 模擬了2秒鐘輸出了訂單ID
  return Future.delayed(const Duration(seconds: 2), () => print('ID2:T2023092900002'));
}

// 2.2 異常操作返回錯誤
Future<void> fetchOrderID3() {
  return Future.delayed(const Duration(seconds: 2), () => throw Exception('網路異常'));
}

// 3. async/await非同步操作定義和使用
Future<String> createOrderMessageV2() async {
  var order = await fetchOrderID();
  return '訂單ID: $order';
}

// 5.1 組裝用戶歡迎語
String makeGreeting(String userName) {
  return '歡迎你 $userName';
}

// 5.2 獲取用戶名，非同步操作
Future<String> fetchUserName() async {
  return Future.delayed(const Duration(seconds: 2), () => 'NTopic.CN');
}

// 5.3 用戶登錄-打聲招呼
Future<String> greeting() async {
  final userName = await fetchUserName();
  return makeGreeting(userName);
}

// 5.4 用戶退出-再見
Future<String> goodbye() async {
  final userName = await fetchUserName();
  return '$userName 下次再見！';
}

void main() async {
  // 1. 啟蒙：錯誤的非同步編程樣例
  final message = createOrderMessage();
  print(message);

  // 2. Future/async/await非同步結果說明
  fetchOrderID2();
  print('2. fetchOrderID2-Future/async/await非同步結果說明...');

  // fetchOrderID3();
  print('2. fetchOrderID3-Future/async/await非同步結果說明...');

  // 3. async/await非同步操作定義和使用
  final messageV2 = await createOrderMessageV2();
  print('3. async/await非同步操作定義和使用');
  print('$messageV2');

  // 4. try/catch非同步操作的異常處理
  try {
    await fetchOrderID3();
    print('4. try/catch非同步操作的異常處理.');
  } catch (e) {
    print('4. try/catch非同步操作的異常處理: $e');
  }

  // 5. 場景編程：非同步編程的大合唱
  print('5. 場景編程：非同步編程的大合唱...');
  print(await greeting());

  try {
    print(await goodbye());
  } catch (e) {
    print('5. 場景編程：非同步編程的大合唱-Goodbye異常: $e');
  }
}

我的本博客原地址：https://ntopic.cn/p/2023092901

本文作者：奔跑的蝸牛，轉載請註明原文鏈接：https://ntopic.cn


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