Dart异步编程详解从Future到Stream实战指南

何为异步支持

了解一下异步线程

说到异步编程，先得聊聊Dart这门语言的基础。一个核心事实是：Dart是单线程的。那么问题来了，既然是单线程，遇到像文件读写、网络请求这类“慢动作”操作时，线程岂不是会被“堵”在原地，导致用户界面卡成幻灯片？没错，正是为了避免这种阻塞局面，异步处理机制才应运而生，成为解决问题的关键钥匙。

那么，这个单线程世界是如何高效运转的呢？这全靠其核心的消息循环机制。你可以把它想象成一个永不停歇的调度中心，管理着两个任务队列：一个是处理紧急、快速任务的“微任务队列”，另一个是处理常规、耗时任务的“事件队列”。

程序启动后，入口函数执行完毕，这个精巧的消息循环便正式开始工作了。它的规则很清晰：总是优先清空微任务队列，按照先进先出的顺序执行完毕，再去事件队列里取任务。每当事件队列的一个任务执行完后，它又会回过头去检查微任务队列……如此周而复始，就像一位不知疲倦的协调员，确保所有任务都能得到及时处理。

Dart中支持异步编程的方式

在Dart语言里，实现异步编程主要有两大支柱：

• 异步核心类：Future和Stream。 它们是封装异步操作结果的主要载体。
• 语法糖：async和await关键字。 这对搭档能让你以近乎同步的编码风格来书写异步逻辑，极大地提升了代码的可读性。

使用 async 和 await 进行异步处理

让我们通过一个简单的例子，来看看 async 和 await 是怎么工作的，以及新手常常在哪里“踩坑”。

假设有这样一个异步函数：

/*返回值为Future类型，即其返回值未来是一个String类型的值*/
/*async关键字声明该函数内部有代码需要延迟执行*/
getData() async {
    /*await关键字声明运算为延迟执行，然后return运算结果*/
    return await "This is a doubi";
}

看起来很简单，对吧？如果我们试图这样调用它：

String data = getData();

控制台立刻就会抛出错误。为什么会这样？关键在于理解 await 的实质。当一个返回值前有 await 标记时，它并不会直接返回你期待的具体值（比如String），而是返回一个包裹着这个“未来值”的“箱子”——也就是 Future 对象。把 Future 直接赋值给 String 类型，类型不匹配，报错自然就发生了。

所以，这里可以总结一个核心要点：在异步函数中，直接返回 await ... 的结果，实际上你拿到的是一个延迟计算的 Future 对象。

记住两件事，可以有效避免这类问题：一、await 关键字必须在被 async 修饰的函数内部使用；二、调用一个 async 函数，通常也需要用 await 来“解开”它返回的 Future。

Future是什么

如果你熟悉Ja vaScript，可以把 Future 理解为Dart版的 Promise。它代表一个异步操作的最终结局——是成功携带着某个值，还是失败带着一个错误。

简单来说，Future 就是用来处理那些“将来才能知道结果”的事情。它抽象地表示一件“将要发生的事”，一旦这件事做完了，你就能从这个 Future 里取出结果。整个过程分为两步：首先，异步任务被安排进队列，方法会立即返回一个表示“未完成”状态的 Future；随后，等任务真正执行完毕，这个 Future 的状态会变为“已完成”，此时结果值就触手可及了。

至于如何拿到 Future 里的值，有两种主流方法：一是采用我们刚讨论过的 async/await 组合，让代码看起来更清爽；二是使用 Future 自带的API，通过 .then() 等方法来注册回调。

Future示例

理论说了不少，来看一段具体的代码，Future 的链条式调用是怎么执行的：

void doAsyncs() async{
    //then catchError whenComplete
    new Future(() => futureTask()) //  异步任务的函数
        .then((m) => "1-:$m") //   任务执行完后的子任务
        .then((m) => print('2-$m')) //  其中m为上个任务执行完后的返回的结果
        .then((_) => new Future.error('3-:error'))
        .then((m) => print('4-'))
        .whenComplete(() => print('5-')) //不是最后执行whenComplete，通常放到最后回调
        .catchError((e) => print('6-catchError:' + e), test: (Object o) {
      print('7-:' + o);
      return true; //返回true，会被catchError捕获
    })
        .then((_) => new Future.error('11-:error'))
        .then((m) => print('10-'))
        .catchError((e) => print('8-:' + e))
    ;
}
futureTask() {
    return Future.delayed(Duration(seconds: 5),() => "9-走去跑步");
}

这段代码的输出结果非常直观地展示了任务链、错误捕获与完成的执行顺序：

I/flutter: 2-1-:9-走去跑步

I/flutter: 5-

I/flutter: 7-:3-:error

I/flutter: 6-catchError:3-:error

I/flutter: 8-:11-:error

介绍一下Async/await

Dart中的 async/await 语法，其设计理念和用法与Ja vaScript如出一辙，目的都是为了提升异步代码的编写体验。

async/await消除callback hell

它们最显著的价值，就是能彻底拯救“回调地狱”。比较一下这两种写法，高下立判。没有 async/await 时，层层嵌套的回调让人望而生畏；而使用之后，代码变得几乎和同步逻辑一样清晰：

task() async {
   try{
    String id = await login("alice","******");
    String userInfo = await getUserInfo(id);
    await sa veUserInfo(userInfo);
    //执行接下来的操作
   } catch(e){
    //错误处理
    print(e);
   }
}

简单复习一下这两个关键字的角色：async 用来声明一个函数是异步的，被它标记的函数会返回一个 Future 对象。await 则用于等待一个 Future 完成，它“暂停”当前异步函数的执行（但不阻塞线程），直到等待的异步任务返回结果或抛出异常，然后才会继续往下走。记住，await 必须待在 async 函数的怀抱里。

Stream是什么

如果说 Future 代表一个“一次性”的异步结果，那么 Stream 就是用来处理“一连串”异步事件的。它的核心区别在于，可以接收并处理多个异步操作的结果（无论成功还是失败）。

当你需要执行一个可能多次产出数据或产生错误的异步任务时，Stream 就大显身手了。它允许你通过多次触发成功数据事件或错误事件，来持续传递信息。

Stream应用示例

Stream 在那些需要连续读取数据的场景下尤为常见，比如下载网络数据流、监听文件变化或读取大文件。下面这个例子，演示了如何用一个 Stream 来监听多个 Future 的结果序列：

Stream.fromFutures([
  // 1秒后返回结果
  Future.delayed(new Duration(seconds: 1), () {
    return "hello 1";
  }),
  // 抛出一个异常
  Future.delayed(new Duration(seconds: 2),(){
    throw AssertionError("Error");
  }),
  // 3秒后返回结果
  Future.delayed(new Duration(seconds: 3), () {
    return "hello 3";
  })
]).listen((data){
  print(data);
}, onError: (e){
  print(e.message);
},onDone: (){
  print("完成");
});

运行这段代码，你会看到输出清晰地按顺序展示了每个异步任务的结果，包括其中间出现的错误：

I/flutter (17666): hello 1

I/flutter (17666): Error

I/flutter (17666): hello 3