Flutter 多线程

6/10/2022 flutter

计算 0 + 1 + ... +10000000000 来模拟一个耗时的 json 解析操作,由于它是一个同步的行为,所以它的计算不会被暂停。由于计算任务比较耗时,界面会产生明显的卡顿。

int sum() {
    int res = 0;
    for (int i = 0; i <= 10000000000; i++) {
      res += i;
    }
    return res;
}

# 如何解决

既然 dart 单线程无法解决这样的问题,我们很容易就会想到使用多线程解决这个问题。在 dart 中,它的线程概念被称为 isolate。

各个 isolate 之间是无法共享内存空间,isolate 之间有自己的 event loop。我们只能通过 Port 传递消息,然后在另一个 isolate 中处理然后将结果传递回来,了解更多参考 isolate API 文档 (opens new window)

# isolate

使用 isolate 类进行并发操作,需要导入 isolate:

import 'dart:isolate';

该 Library 主要包含下面:

  • Isolate 类: Dart 代码执行的隔离的上下文环境
  • ReceivePort 类: 它是一个接收消息的 Stream, ReceivePort 可以生成 SendPort。ReceivePort 接收消息,可以把消息发送给其他的 isolate,所以要发送消息就需要生成 SendPort,然后再由 SendPort 发送给对应 isolate 的 ReceivePort。
  • SendPort 类: 将消息发送给 isolate,准确的来说是将消息发送到 isolate 中的 ReceivePort。

# 如何创建一个 isolate?

  1. 获取当前 main isolate 的 ReceivePort 及 SendPort;
  2. 使用 Isolate.spawn 创建新的 isolate,需要传入新的 isolate 需要完成的任务名称及创建者(main isolate)的 sendPort. (用于将新的 isolate 的 sendPort 传递给创建者);
  3. 在任务方法中,获取新的 isolate 的 ReceivePort 及 SendPort
  4. 将新的 isolate 的 SendPort,通过 main isolate 的 sendPort,发送给 main isolate,使新的 isolate 的 SendPort 能在 main isolate 中发送消息;
  5. SendPort 发送消息,ReceivePort 接收消息,互相通信。

Future<int> calculation(int n) async {
  // 第1步:创建一个 ReceivePort,SendPort
  final receivePort1 = ReceivePort();
  final sendPort1 = receivePort1.sendPort;
  // 第2步:创建 isolate
  await Isolate.spawn(createIsolate, sendPort1);

  // 第5步:监听来自另一个isolate的消息
  int result = 0;
  await for (var value in receivePort1) {
    if (value is SendPort) {
      // 接受到另一个 isolate 的 SendPort,使用该 port 传递参数
      SendPort sendPort = value;
      sendPort.send(n);
    } else if (value is int) {
      // 接收到结果,结束
      result = value;
      receivePort1.close();
      break;
    }
  }
  return result;
}

void createIsolate(SendPort sendPort1) {
  // 第3步:获取新的 isolate 的 ReceivePort 及 SendPort
  final receivePort2 = ReceivePort();
  final sendPort2 = receivePort2.sendPort;
  // 第4步:将 sendPort2 传递 receivePort1
  print("sendPort1发送消息--sendPort2");
  sendPort1.send(sendPort2);
  // 第5步:监听来自另一个isolate的消息
  receivePort2.listen((message) {
    // 获取数据并解析
    print("receivePort2接收到消息--$message");
    if (message is int) {
      num result = sum(message);
      sendPort1.send(result);
    }
  });
}

//计算0到 num 数值的总和
int sum(int index) {
  int res = 0;
  for (int i = 1; i <= index; i++) {
    res += i;
  }
  return res;
}

工作 isolate 向主 isolate 发送了两次消息。第一次是将自己的 SendPort 发送给主线程,让主线程得以将参数 n 传给自己。第二次是将结果返回给主 isolate。主 isolate 使用 await for 方法等待所有消息,针对不同的消息做出不同的处理。当接受到结果的时候,关闭 port。

最终调用方式如下:

void main() {
  test('isolate sum', () async {
    final result = await calculation(10);
    expect(result, 55);
  });
}

# compute

使用的 Isolate.spawn 创建 Isolate 自然会觉得太过复杂,有没有一种更好的方式呢?

Flutter 已经为我们封装了一些实用方法,让我们能够更加自然地使用多线程进行处理。compute 是 flutter 基于 isolate 的一个封装。

使用 compute 在另一个 isolate 中执行该方法,并返回结果:

test('Compute sum', () async {
    final result = await compute(sum, 10);
    expect(result, 55);
});

仅仅一行代码我们就能够让 sum 运行在另一个 isolate 中,并返回结果。

# 线程池

使用 isolate 进行多线程操作会有一些额外的消耗,如何减少 isolate 创建所带来的消耗呢?

线程池(ThreadPool)是一种基于池化思想管理和使用线程的机制。它是将多个线程预先存储在一个“池子”内,当有任务出现时可以避免重新创建和销毁线程所带来性能开销,只需要从“池子”内取出相应的线程执行对应的任务即可。

我们这边推荐 2 个开源库:

使用都非常简单,这里就不增加篇幅进行阐述了。

# 参考

上次更新: 6/18/2022, 10:39:15 AM