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2.6 异步编程与Future
3.1 创建第一个Flutter应用

Dart编程基础 2.7：异步编程与Stream

在现代应用程序开发中，异步编程是一个不可或缺的概念，尤其是在处理I/O操作（如网络请求、文件读写等）时。Dart语言提供了强大的异步编程支持，主要通过Future和Stream这两个核心概念来实现。本文将深入探讨Dart的异步编程和Stream的使用，提供详细的示例代码，并讨论每个概念的优缺点和注意事项。

一、异步编程基础

1.1 Future

Future是Dart中用于表示一个可能在未来某个时间点完成的异步操作的对象。它可以是一个尚未完成的操作，也可以是一个已经完成的操作（成功或失败）。

示例代码

Future<String> fetchData() async {
  // 模拟网络请求
  await Future.delayed(Duration(seconds: 2));
  return '数据加载完成';
}

void main() async {
  print('开始加载数据...');
  String data = await fetchData();
  print(data);
}

优点

  • 简洁性：使用async和await关键字可以使异步代码看起来像同步代码，易于理解和维护。
  • 错误处理：可以使用try-catch语句来捕获异步操作中的异常。

缺点

  • 单一结果：Future只能返回一个结果，如果需要处理多个结果或多个事件，Future就不够用了。
  • 内存消耗：在高并发情况下，过多的Future可能会导致内存消耗增加。

注意事项

  • 确保在async函数中使用await，否则将返回一个未完成的Future。
  • 使用then方法可以处理Future的结果，但不如async/await直观。

1.2 Stream

Stream是Dart中用于处理一系列异步事件的对象。与Future不同，Stream可以发出多个事件，适合处理数据流（如用户输入、网络数据等）。

示例代码

Stream<int> countStream() async* {
  for (int i = 1; i <= 5; i++) {
    await Future.delayed(Duration(seconds: 1));
    yield i; // 发送事件
  }
}

void main() async {
  print('开始计数...');
  await for (int count in countStream()) {
    print(count);
  }
  print('计数完成');
}

优点

  • 多事件处理：Stream可以处理多个事件，适合处理数据流。
  • 灵活性：可以使用listen方法来订阅事件，并在事件到达时执行回调。

缺点

  • 复杂性：对于初学者来说，理解Stream的概念和用法可能比Future更复杂。
  • 资源管理：需要手动管理Stream的订阅和取消订阅，可能导致内存泄漏。

注意事项

  • 使用await for语句可以方便地处理Stream中的事件。
  • 确保在不再需要Stream时取消订阅，以避免内存泄漏。

二、Stream的类型

Dart中的Stream有两种类型：单播（Broadcast）和多播（Single-subscription）。

2.1 单播Stream

单播Stream是默认的Stream类型，每个订阅者都将接收到独立的事件流。

示例代码

Stream<int> singleSubscriptionStream() async* {
  for (int i = 1; i <= 3; i++) {
    await Future.delayed(Duration(seconds: 1));
    yield i;
  }
}

void main() async {
  Stream<int> stream = singleSubscriptionStream();
  
  stream.listen((data) {
    print('订阅者1: $data');
  });

  await Future.delayed(Duration(seconds: 2));

  stream.listen((data) {
    print('订阅者2: $data');
  });
}

优点

  • 每个订阅者都能独立接收事件，适合需要独立处理的场景。

缺点

  • 如果在一个订阅者中处理事件时，另一个订阅者可能会错过某些事件。

2.2 多播Stream

多播Stream允许多个订阅者共享同一个事件流。

示例代码

StreamController<int> controller = StreamController.broadcast();

void main() {
  controller.stream.listen((data) {
    print('订阅者1: $data');
  });

  controller.stream.listen((data) {
    print('订阅者2: $data');
  });

  for (int i = 1; i <= 3; i++) {
    controller.add(i);
    Future.delayed(Duration(seconds: 1));
  }

  controller.close();
}

优点

  • 所有订阅者都能接收到相同的事件，适合广播场景。

缺点

  • 需要手动管理StreamController的生命周期，容易导致资源泄漏。

三、Stream的常用操作

3.1 map

map方法可以对Stream中的每个事件进行转换。

示例代码

void main() async {
  Stream<int> stream = countStream().map((count) => count * 2);
  
  await for (int value in stream) {
    print(value); // 输出 2, 4, 6, 8, 10
  }
}

3.2 where

where方法可以过滤Stream中的事件。

示例代码

void main() async {
  Stream<int> stream = countStream().where((count) => count % 2 == 0);
  
  await for (int value in stream) {
    print(value); // 输出 2, 4
  }
}

3.3 take

take方法可以限制Stream中事件的数量。

示例代码

void main() async {
  Stream<int> stream = countStream().take(3);
  
  await for (int value in stream) {
    print(value); // 输出 1, 2, 3
  }
}

四、总结

Dart的异步编程和Stream提供了强大的工具来处理异步操作和事件流。通过Future和Stream，开发者可以轻松地编写高效、可维护的异步代码。

优点总结

  • Future：简洁易用，适合处理单一异步结果。
  • Stream：强大的事件处理能力，适合处理多个异步事件。

缺点总结

  • Future：只能处理单一结果，内存消耗可能增加。
  • Stream：复杂性较高，需要手动管理资源。

注意事项总结

  • 使用async/await处理Future，使用await for处理Stream。
  • 及时取消Stream的订阅，避免内存泄漏。

通过掌握Dart的异步编程和Stream，开发者可以更高效地构建响应式应用程序，提升用户体验。希望本文能为你在Dart编程中提供有价值的参考。

2.6 异步编程与Future
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