Dart语言async关键字详解

在 Dart 语言中，async 关键字用于指示一个函数是异步函数，该函数可以异步执行代码并返回一个 Future 对象，而不是直接返回结果。

在一个 async 函数中，可以使用 await 关键字来等待一个 Future 对象的结果，当遇到 await 关键字时，执行流会暂停，直到该 Future 对象返回结果或抛出异常。

例如，以下是一个简单的使用 async/await 的示例：

Future<void> printData() async {
  String data = await fetchData();
  print(data);
}

Future<String> fetchData() {
  // 模拟异步操作
  return Future.delayed(Duration(seconds: 2), () => "Hello, World!");
}

void main() {
  printData();
  print("Fetching data...");
}

在上面的代码中，printData 函数使用 async 关键字声明为异步函数，它调用 fetchData 函数并等待它的返回结果。fetchData 函数模拟一个异步操作，返回一个 Future 对象，在 2 秒后返回一个字符串 "Hello, World!"。

在 main 函数中，首先调用 printData 函数，它会异步执行并等待 fetchData 函数返回结果，然后打印返回的字符串。同时，main 函数继续执行并打印 "Fetching data..."。

在运行上面的代码后，输出结果应该是：

Fetching data...
Hello, World!

可以看到，在 printData 函数中，使用 await 关键字等待 fetchData 函数返回结果时，执行流会暂停，直到 fetchData 函数返回结果，然后才会继续执行下一条语句打印返回的字符串。

async 关键字和 await 关键字是 Dart 语言中用于处理异步操作的两个关键工具，它们可以帮助开发者编写更具可读性和可维护性的异步代码。

除了常规的异步编程模式（如 Future 和 Stream），Dart 的 async/await 还支持一些高级用法，包括以下几种：

1.使用 Completer 和 Future 构建自定义的异步操作。

Completer 是一个非常灵活的工具，它允许我们手动创建 Future 对象，并在需要的时候手动完成这个 Future。通过使用 Completer，我们可以轻松地构建自定义的异步操作，这些操作可以与现有的异步 API 协同工作，或者用于一些特定的场景。下面是一个使用 Completer 构建异步操作的例子：

Future<int> delayedSum(int a, int b) {
  Completer<int> completer = Completer<int>();
  Future.delayed(Duration(seconds: 1), () {
    completer.complete(a + b);
  });
  return completer.future;
}

void main() async {
  int result = await delayedSum(1, 2);
  print(result); // 3
}

2.使用 StreamController 和 Stream 构建异步数据流。

除了使用 Future 之外，Dart 还提供了 Stream 类来表示异步数据流。我们可以使用 StreamController 创建一个新的 Stream，并通过 add 方法向这个 Stream 中添加数据。下面是一个使用 StreamController 构建异步数据流的例子：

Stream<int> countDown(int seconds) async* {
  for (int i = seconds; i >= 0; i--) {
    await Future.delayed(Duration(seconds: 1));
    yield i;
  }
}

void main() async {
  Stream<int> stream = countDown(5);
  await for (int i in stream) {
    print(i);
  }
  print('Countdown complete!');
}

在这个例子中，我们使用 async* 关键字来定义一个异步数据流。然后，我们在 for 循环中使用 await for 来等待 Stream 中的数据，并在每次接收到数据时打印它。

3.使用 StreamTransformer 和 StreamSubscription 实现高级的流处理操作。

除了简单的数据流操作之外，Dart 还提供了一些流处理操作，如过滤、映射、组合、合并等等。这些操作可以通过 StreamTransformer 来实现，可以将一个流转换为另一个流，并在转换过程中执行一些自定义的操作。下面是一个使用 StreamTransformer 进行流处理的例子：

Stream<int> countDown(int seconds) async* {
  for (int i = seconds; i >= 0; i--) {
    await Future.delayed(Duration(seconds: 1));
    yield i;
  }
}

void main() async {
  Stream<int> stream = countDown(5)
      .where((x) => x % 2 == 0)
      .map((x) => x * 2)
      .take(3);
  await for (int i in stream) {
    print(i);
  }
  print('Countdown complete!');
}

4.使用 StreamGroup 和 StreamZip 对多个流进行操作。

当我们需要同时处理多个异步数据流时，可以使用 StreamGroup 或 StreamZip。StreamGroup 可以将多个流组合成一个新的流，这个新的流中的数据按照原来的流的顺序进行排列。StreamZip 可以将多个流中的数据按照一定的规则进行组合。下面是一个使用 StreamGroup 对多个流进行操作的例子：

Stream<int> countDown(int seconds) async* {
  for (int i = seconds; i >= 0; i--) {
    await Future.delayed(Duration(seconds: 1));
    yield i;
  }
}

void main() async {
  StreamGroup<int> group = StreamGroup<int>();
  Stream<int> stream1 = countDown(5);
  Stream<int> stream2 = countDown(3).map((x) => x * 2);
  Stream<int> stream3 = countDown(4).map((x) => x * x);
  group.add(stream1);
  group.add(stream2);
  group.add(stream3);
  Stream<int> stream = group.stream;
  await for (int i in stream) {
    print(i);
  }
  print('Countdown complete!');
}

在这个例子中，我们使用 StreamGroup 将三个异步数据流组合成一个新的流，并按照原来的流的顺序排列数据。然后，我们使用 await for 循环来遍历这个新的流，并在每次接收到数据时打印它。

5.使用 Future.wait() 同时等待多个异步操作完成。

如果我们需要同时等待多个异步操作完成，可以使用 Future.wait() 方法。这个方法接收一个包含多个 Future 对象的列表，并返回一个新的 Future 对象，这个新的 Future 对象在列表中的所有 Future 对象都完成时才会完成。下面是一个使用 Future.wait() 同时等待多个异步操作完成的例子：

Future<int> delayedSum(int a, int b, int delay) async {
  await Future.delayed(Duration(seconds: delay));
  return a + b;
}

void main() async {
  Future<int> future1 = delayedSum(1, 2, 2);
  Future<int> future2 = delayedSum(3, 4, 1);
  Future<int> future3 = delayedSum(5, 6, 3);
  List<int> results = await Future.wait([future1, future2, future3]);
  print(results); // [3, 7, 11]
}

在这个例子中，我们使用 Future.wait() 方法同时等待三个异步操作完成，并在它们都完成时打印它们的结果。

在使用 async/await 进行异步编程时，需要注意以下几点：

• 异步函数返回的是一个 Future 对象，可以使用 then 方法或者 await 关键字来获取异步操作的结果，否则异步操作将不会被执行。
• 异步函数内部的代码会被封装在一个微任务中，因此需要注意异步函数中可能会抛出的异常，避免在异步函数内部使用 try-catch 来捕获异常，这样可以确保异常可以被捕获并处理。
• 在使用 await 关键字等待异步操作完成时，需要注意如果等待的异步操作抛出了异常，则 await 关键字后面的代码将不会被执行，可以使用 try-catch 来捕获这些异常。
• 如果在同一个异步函数中多次使用 await 关键字等待异步操作完成，这些操作将会按照顺序执行，如果其中一个操作抛出了异常，则后面的操作将不会被执行。
• 在使用 Future.wait 方法等待多个异步操作完成时，需要注意这些操作是并发执行的，因此可能会影响程序的性能和资源占用，需要根据具体情况选择合适的并发度。
• 在使用 Stream 进行异步编程时，需要注意 Stream 中的数据可能会在任何时间到达，因此需要使用 StreamSubscription 对象来监听并处理 Stream 中的数据和错误。

异步编程是一个非常强大和灵活的编程技术，可以帮助我们编写更高效和可维护的代码，但是在使用 async/await 进行异步编程时，需要注意以上几点以避免一些常见的错误和问题。