Flutter 95: 圖解 Dart 單線程實(shí)現(xiàn)異步處理之 Task Queue

??????小菜前段時(shí)間簡單研究了一下 Dart 單線程實(shí)現(xiàn)異步的操作，今天繼續(xù)學(xué)習(xí) Dart 的事件機(jī)制的任務(wù)調(diào)度乌妙；

任務(wù)調(diào)度

??????Dart 是單線程的，一個(gè) Flutter 程序由一個(gè)或多個(gè) isolate 組成建钥，默認(rèn)的執(zhí)行方法均是在 main isolate 中藤韵；一個(gè) isolate 中包含一個(gè) Event Loop 和一個(gè) Task Queue，而 Task Queue 包含 MicroTask Queue 微事件隊(duì)列和 Event Queue 事件隊(duì)列兩種熊经；


??????Dart 的事件機(jī)制是根據(jù)任務(wù)調(diào)度優(yōu)先級來實(shí)現(xiàn)的泽艘；其中將任務(wù)添加到 MicroTask Queue 微事件隊(duì)列的方式有 scheduleMicrotask() 和 Future.microtask() 兩種；而將任務(wù)添加到 Event Queue 事件隊(duì)列一般通過 Future 的相關(guān)構(gòu)造方法實(shí)現(xiàn)奈搜；

??????MicroTask Queue 微事件隊(duì)列的執(zhí)行優(yōu)先級高于 Event Queue 事件隊(duì)列悉盆，而小菜簡單理解，兩種均類似于 Android 線程中的異步操作馋吗，只是 MicroTask Queue 微事件隊(duì)列優(yōu)先級相對更高焕盟；


Dart 的事件執(zhí)行順序如圖所示；

  1. 啟動(dòng) app 后優(yōu)先執(zhí)行 main() 方法中的同步方法宏粤；
  2. 查看 MicroTask Queue 是否為空脚翘，若不為空，優(yōu)先循環(huán)執(zhí)行 MicroTask Queue 中的 MicroTask绍哎，直到隊(duì)列為空来农；
  3. 若 MicroTask Queue 隊(duì)列為空則查看 Event Queue 事件隊(duì)列，若不為空崇堰，則循環(huán)執(zhí)行 Event Queue 中的 Event 事件沃于，直到隊(duì)列為空；
  4. 等兩個(gè)隊(duì)列的任務(wù)均執(zhí)行完成后結(jié)束海诲；

??????Tips: 當(dāng)任務(wù)隊(duì)列執(zhí)行 MicroTask Queue 微事件隊(duì)列時(shí)繁莹，Event Queue 事件隊(duì)列被卡住，即應(yīng)用無法繪制圖形特幔，處理鼠標(biāo)點(diǎn)擊事件咨演，無法對 I/O 事件做出反應(yīng)等；

案例嘗試

??????每個(gè) isolate 有各自的內(nèi)存塊和 Event Loop 是互相隔離的蚯斯，小菜只嘗試單個(gè) isolate 中的微事件隊(duì)列和事件隊(duì)列的執(zhí)行順序薄风；

  1. 小菜優(yōu)先嘗試最基本的 Future 構(gòu)造函數(shù)和 MicroTask 的執(zhí)行順序饵较；
_taskQueue01() {
  Future(() => print('TaskQueue -> Future A'));
  scheduleMicrotask(() => print('TaskQueue -> scheduleMicrotask A'));
  Future.delayed(Duration(seconds: 2), () => print('TaskQueue -> Future.delayed B'));
  scheduleMicrotask(() => print('TaskQueue -> scheduleMicrotask B'));
  Future(() => print('TaskQueue -> Future C'));
  scheduleMicrotask(() => print('TaskQueue -> scheduleMicrotask C'));
}

??????根據(jù)上述執(zhí)行順序，首先執(zhí)行 main() 中同步的日志輸出 Click start -> end遭赂，之后優(yōu)先執(zhí)行 MicroTask 微事件 scheduleMicrotask A -> C循诉；再之后執(zhí)行添加到 EventTask 事件隊(duì)列的 Future() 構(gòu)造函數(shù) Future A -> C；最后執(zhí)行因延遲 2s 加入事件隊(duì)列的 Future B嵌牺；

  1. 小菜在【案例一】的基礎(chǔ)上嘗試添加 Future.microtask() 構(gòu)造函數(shù)打洼；
_taskQueue02() {
  Future(() => print('TaskQueue -> Future A'));
  scheduleMicrotask(() => print('TaskQueue -> scheduleMicrotask A'));
  Future.delayed(Duration(seconds: 2), () => print('TaskQueue -> Future.delayed B'));
  Future.microtask(() => print('TaskQueue -> Future.microtask B'));
  Future(() => print('TaskQueue -> Future C'));
  scheduleMicrotask(() => print('TaskQueue -> scheduleMicrotask C'));
}

??????簡單了解 Future.microtask() 函數(shù)源碼，其實(shí)就是封裝了一個(gè) scheduleMicrotask() 微事件逆粹，所以微事件隊(duì)列執(zhí)行順序?yàn)?scheduleMicrotask A -> B -> C募疮；

  1. 小菜在【案例二】的基礎(chǔ)上嘗試添加 Future.sync() 構(gòu)造函數(shù)；
_taskQueue03() {
  Future(() => print('TaskQueue -> Future A'));
  scheduleMicrotask(() => print('TaskQueue -> scheduleMicrotask A'));
  Future.sync(() => print('TaskQueue -> Future.sync D'));
  Future.delayed(Duration(seconds: 2), () => print('TaskQueue -> Future.delayed B'));
  Future.microtask(() => print('TaskQueue -> Future.microtask B'));
  Future(() => print('TaskQueue -> Future C'));
  scheduleMicrotask(() => print('TaskQueue -> scheduleMicrotask C'));
}

??????Future.sync() 為同步方法僻弹，會(huì)立即執(zhí)行阿浓，因此是在 main() 點(diǎn)擊同步日志 start 和 end 之間的；

  1. 小菜嘗試添加 Future.then() 級聯(lián)方法蹋绽；
_taskQueue04() {
  Future(() => print('TaskQueue -> Future A'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future A -> then()01'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future A -> then()02'));
  Future.sync(() => print('TaskQueue -> Future.sync D'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future.sync D -> then()01'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future.sync D -> then()02'));
  Future.delayed(Duration(seconds: 2), () => print('TaskQueue -> Future.delayed B'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future.delayed B -> then()01'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future.delayed B -> then()02'));
  Future.microtask(() => print('TaskQueue -> Future.microtask B'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future.microtask B -> then()01'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future.microtask B -> then()02'));
  Future(() => print('TaskQueue -> Future C'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future C -> then()01'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future C -> then()02'));
}

??????Future.then() 級聯(lián)函數(shù)是按照順序執(zhí)行的芭毙，執(zhí)行完第一個(gè) then() 函數(shù)后才會(huì)執(zhí)行第二個(gè) then()；且小菜理解為 then() 函數(shù)會(huì)在 Future() 執(zhí)行之后立即執(zhí)行卸耘，可以看作是存放在微事件隊(duì)列中退敦；因此整體的執(zhí)行順序是 sync()-> sync().then() -> microtask() -> microtask().then() -> Future() -> Future().then() -> delayed() -> delayed().then()；

  1. 小菜在【案例三 + 四】的基礎(chǔ)上添加 Future.whenComplete() 方法蚣抗；
_taskQueue05() {
  Future(() => print('TaskQueue -> Future A'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future A -> then()01'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future A -> then()02'))
      .whenComplete(() => print('TaskQueue -> Future A -> whenComplete()'));
  scheduleMicrotask(() => print('TaskQueue -> scheduleMicrotask A'));
  Future.sync(() => print('TaskQueue -> Future.sync D'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future.sync D -> then()01'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future.sync D -> then()02'))
      .whenComplete(() => print('TaskQueue -> Future.sync D -> whenComplete()'));
  Future.delayed(Duration(seconds: 2), () => print('TaskQueue -> Future.delayed B'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future.delayed B -> then()01'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future.delayed B -> then()02'))
      .whenComplete(() => print('TaskQueue -> Future.delayed B -> whenComplete()'));
  Future.microtask(() => print('TaskQueue -> Future.microtask B'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future.microtask B -> then()01'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future.microtask B -> then()02'))
      .whenComplete(() => print('TaskQueue -> Future.microtask B -> whenComplete()'));
  Future(() => print('TaskQueue -> Future C'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future C -> then()01'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future C -> then()02'))
      .whenComplete(() => print('TaskQueue -> Future C -> whenComplete()'));
  scheduleMicrotask(() => print('TaskQueue -> scheduleMicrotask C'));
}

??????Future.whenComplete() 是在 Future() 及 then() 函數(shù)執(zhí)行完成之后立即執(zhí)行侈百；小菜也簡單看作是存放在微事件隊(duì)列中；依照小菜的測試案例來看翰铡，sync 執(zhí)行同步任務(wù)完成后钝域，會(huì)循環(huán)遍歷微事件隊(duì)列，其中 scheduleMicrotask A 是在 sync() 函數(shù)之前加入 MicroTask Queue 中锭魔，因此是先執(zhí)行 scheduleMicrotask A 再執(zhí)行 sync() 之后的 then() 和 whenComplete() 方法例证；

  1. 小菜嘗試在 then() 函數(shù)中執(zhí)行新的事件隊(duì)列；
_taskQueue06() {
  Future(() => print('TaskQueue -> Future A'))
      .then((_) {
        print('TaskQueue -> Future A -> then()01');
        return Future.delayed(Duration(seconds: 1), () => print('TaskQueue -> Future.delayed D'));
      })
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future A -> then()02'))
      .whenComplete(() => print('TaskQueue -> Future A -> whenComplete()'));
  scheduleMicrotask(() => print('TaskQueue -> scheduleMicrotask A'));
  Future.delayed(Duration(seconds: 2), () => print('TaskQueue -> Future.delayed B'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future.delayed B -> then()01'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future.delayed B -> then()02'))
      .whenComplete(() => print('TaskQueue -> Future.delayed B -> whenComplete()'));
  Future(() => print('TaskQueue -> Future C'))
      .then((_) {
        print('TaskQueue -> Future C -> then()01');
        return scheduleMicrotask(() => print('TaskQueue -> scheduleMicrotask C'));
      })
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future C -> then()02'))
      .whenComplete(() => print('TaskQueue -> Future C -> whenComplete()'));
  scheduleMicrotask(() => print('TaskQueue -> scheduleMicrotask B'));
}

????a. 首先執(zhí)行 MicroTask Queue 微事件隊(duì)列中的 scheduleMicrotask A -> B迷捧；
????b. 之后以 FIFO 先進(jìn)先出的順序執(zhí)行 EventTask Queue 事件隊(duì)列中 Task织咧；先執(zhí)行 Future A，之后是 A 中 then()01漠秋，此時(shí)小菜設(shè)置了一個(gè) 1s 的延遲 Future.delayed D烦感，因?yàn)?then() 的級聯(lián)函數(shù)是需要等前面的 then() 函數(shù)執(zhí)行完成后才能執(zhí)行；因此優(yōu)先執(zhí)行 EventTask Queue 中的 Future C膛堤；
????c. 執(zhí)行完 Future C 之后執(zhí)行 then()01，此時(shí)小菜設(shè)置了一個(gè) MicroTask晌该，依照小菜的理解肥荔，then() / whenComplete() 均存放在 MicroTask Queue 中绿渣，因此新設(shè)置的 MicroTask 會(huì)放置在 MicroTask Queue 末尾，等 then()02 和 whenComplete() 再執(zhí)行
????d. 此時(shí) EventTask Queue 事件隊(duì)列中已執(zhí)行完畢燕耿，在 1s 后添加了新的 Future.delayed D 并執(zhí)行中符；
????e. 待 Future.delayed D 執(zhí)行結(jié)束或，Future A 的第二個(gè)級聯(lián) then() 函數(shù)和 whenComplete() 開始執(zhí)行誉帅；
????f. 最后執(zhí)行延遲最久的 2s 的 Future.delayed B 及其 then() / whenComplete() 函數(shù)淀散；

  1. 小菜在測試過程中，與【案例六】代碼幾乎一致蚜锨，只是在 Future.then() 中調(diào)用 Future() 時(shí)少了 return档插；
_taskQueue07() {
  Future(() => print('TaskQueue -> Future A'))
      .then((_) {
        print('TaskQueue -> Future A -> then()01');
        Future.delayed(Duration(seconds: 1), () => print('TaskQueue -> Future.delayed D'));
      })
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future A -> then()02'))
      .whenComplete(() => print('TaskQueue -> Future A -> whenComplete()'));
  scheduleMicrotask(() => print('TaskQueue -> scheduleMicrotask A'));
  Future.delayed(Duration(seconds: 2), () => print('TaskQueue -> Future.delayed B'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future.delayed B -> then()01'))
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future.delayed B -> then()02'))
      .whenComplete(() => print('TaskQueue -> Future.delayed B -> whenComplete()'));
  Future(() => print('TaskQueue -> Future C'))
      .then((_) {
        print('TaskQueue -> Future C -> then()01');
        scheduleMicrotask(() => print('TaskQueue -> scheduleMicrotask C'));
      })
      .then((_) => print('TaskQueue -> Future C -> then()02'))
      .whenComplete(() => print('TaskQueue -> Future C -> whenComplete()'));
  scheduleMicrotask(() => print('TaskQueue -> scheduleMicrotask B'));
}

??????小菜測試發(fā)現(xiàn)，雖然只是少了兩個(gè) return 但是執(zhí)行順序卻變化很大亚再；
????a. 首先執(zhí)行微事件隊(duì)列中的 scheduleMicrotask A -> B
????b. 之后執(zhí)行 EventTask Queue 中的 Future A郭膛，執(zhí)行第一個(gè) print(then()01) 之后，小菜設(shè)置了 Future.delayed D氛悬，因?yàn)闊o需返回则剃，所以將 Future.delayed D 事件隊(duì)列末位后第一個(gè) then() 函數(shù)已完成執(zhí)行，此時(shí)可以執(zhí)行第二個(gè) then()02 和 whenComplete() 函數(shù)如捅；
????c. 繼續(xù)執(zhí)行 EventTask Queue 中的 Future C棍现，執(zhí)行第一個(gè) print(then()01) 之后，小菜設(shè)置了 scheduleMicrotask() C镜遣，無需 return己肮，將 scheduleMicrotask() C 添加到微事件隊(duì)列末位，此時(shí)第一個(gè) then() 函數(shù)以完成執(zhí)行烈涮，執(zhí)行微事件隊(duì)列中的第二個(gè) then()02 和 whenComplete() 函數(shù)朴肺，再之后執(zhí)行微事件隊(duì)列中最后的 scheduleMicrotask() C；
????d. 之后執(zhí)行事件隊(duì)列末位的 1s 的 Future.delayed D坚洽，此時(shí)事件隊(duì)列已為空戈稿；
????e. 最后執(zhí)行 2s 添加到事件隊(duì)列中的 Future.delayed B 及其 then() / whenComplete() 函數(shù)；

匯總小結(jié)

  1. Dart 的任務(wù)調(diào)度模型是單線程輪詢讶舰，不是基于時(shí)間調(diào)度的鞍盗；我們可以知道各個(gè)事件的調(diào)度順序，但無法明確得知各個(gè)事件調(diào)度的時(shí)間跳昼；例如：延遲 2s 并非一定是 2s 后執(zhí)行般甲，需要等之前的任務(wù)調(diào)度結(jié)束后才會(huì)執(zhí)行；
  2. 注意級聯(lián)函數(shù)中的新的任務(wù)調(diào)度是否需要返回結(jié)果后再繼續(xù)鹅颊；
  3. 實(shí)際中盡量在 EventTask 中執(zhí)行耗時(shí)操作敷存，減少在 MicroTask 中執(zhí)行；若任務(wù)耗時(shí)時(shí)間較長可以嘗試用 isolate 開啟新的異步線程執(zhí)行；

??????Task Queue 案例嘗試

??????小菜對任務(wù)調(diào)度的理解還不夠深入锚烦，如有錯(cuò)誤請多多指導(dǎo)觅闽！

來源： 阿策小和尚

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