flutter isolate 独立线程处理

前言

Isolate 有的同学不清楚他和 future 的区别，以及不知道什么时候使用合适。

文本将会介绍 isolate 特点和如何在 flutter 中实现，以及在社区 Pub 仓库中的快捷插件使用。

参考

https://docs.flutter.dev/packages-and-plugins/background-processes

https://flutter.github.io/samples/isolate_example.html1

https://pub-web.flutter-io.cn/packages/flutter_isolate

知识点 Isolate

Flutter Isolate 是 Flutter 框架提供的一种并发编程的机制，用于在应用程序中创建多个独立的执行线程，以便在后台执行一些耗时的计算任务、IO 操作或其他需要并行处理的任务。Flutter Isolate 的主要作用包括：

允许在 Flutter 应用程序中并发执行代码，提高应用程序的响应性和性能；
可以将一些耗时的计算任务或 IO 操作放在后台线程中执行，避免阻塞主线程，从而保证应用程序的流畅性；
可以实现跨平台的并发编程，不受操作系统的限制；
可以将应用程序的不同功能模块拆分成独立的 Isolate，提高代码的可维护性和可扩展性；
可以通过 Isolate 之间的通信机制实现数据共享和协作，提高应用程序的灵活性和可扩展性。

Isolate 和 future 区别

Flutter中的Isolate和Future都涉及到并发编程，但它们是不同的概念。

Isolate是一种轻量级的线程，它可以独立于主线程运行。Isolate可以在自己的内存空间中运行代码，可以运行CPU密集型任务而不会阻塞主线程。Isolate之间是相互独立的，它们不能直接共享状态，但可以通过消息传递进行通信。在Flutter中，您可以使用compute()方法或Isolate.spawn()函数来创建Isolate并在其中执行代码。
Future是一种异步编程的概念，它代表一个可能在未来完成的操作。Future允许您在进行耗时操作时不会阻塞UI线程，以保持应用程序的响应性。Future通常用于在后台执行I/O操作或从网络获取数据。在Flutter中，您可以使用async/await语法或.then()方法来处理Future。

为什么不用 future

虽然Future是Flutter中处理异步操作的一种方式，但在某些情况下使用Isolate可以更好地满足特定的需求，而不是使用Future。以下是一些可能使用Isolate而不是Future的情况：

执行CPU密集型任务：如果您需要在后台执行CPU密集型任务，例如图像处理或音频处理，那么使用Isolate会更好，因为它可以在独立的线程中运行，而不会阻塞UI线程。使用Future可能会导致UI线程被阻塞，从而影响应用程序的响应性。
处理大量数据：如果您需要处理大量的数据，例如从网络获取大型数据集，那么使用Isolate可以更好，因为它可以在独立的线程中处理数据，而不会阻塞UI线程。使用Future可能会导致UI线程被阻塞，从而影响应用程序的响应性。
并行处理多个任务：如果您需要同时处理多个任务，例如同时下载多个文件或同时处理多个图像，那么使用Isolate可以更好，因为它可以在独立的线程中同时处理多个任务，而不会阻塞UI线程。使用Future可能需要串行处理多个任务，从而导致应用程序的响应性变差。

isolate 实现

在Flutter中使用Isolate进行并发编程需要一些步骤。

下面是一个简单的示例，演示如何使用Isolate执行计算任务：

import 'dart:isolate';

void main() async {
  ReceivePort receivePort = ReceivePort();
  Isolate isolate = await Isolate.spawn(worker, receivePort.sendPort);

  receivePort.listen((message) {
    print('Received result: $message');
    receivePort.close();
    isolate.kill(priority: Isolate.immediate);
  });

  await Future.delayed(Duration(seconds: 1));

  int result = await computeFactorial(10);
  isolate.kill(priority: Isolate.immediate);
  print('Computed result: $result');
}

void worker(SendPort sendPort) {
  ReceivePort receivePort = ReceivePort();
  sendPort.send(receivePort.sendPort);

  receivePort.listen((message) {
    int number = message as int;
    int result = computeFactorial(number);
    sendPort.send(result);
  });
}

int computeFactorial(int number) {
  if (number <= 0) {
    return 1;
  } else {
    return number * computeFactorial(number - 1);
  }
}

在这个示例中，我们首先使用Isolate.spawn()函数创建了一个新的Isolate，并在其中执行worker()函数。worker()函数接收一个SendPort，并创建一个ReceivePort用于监听消息。在main()函数中，我们创建了一个ReceivePort用于监听来自Isolate的消息，并将其发送给Isolate的SendPort。然后，我们使用await Future.delayed()函数等待一秒钟，以便Isolate有足够的时间计算结果。最后，我们终止Isolate并输出计算结果。

在worker()函数中，我们监听来自ReceivePort的消息，并将其作为整数传递给computeFactorial()函数。然后，我们将计算结果发送回主Isolate的SendPort。

computeFactorial()函数是一个简单的阶乘计算函数，它通过递归方式计算阶乘。

总之，使用Isolate进行并发编程需要创建一个新的Isolate并在其中执行任务。在Flutter中，您可以使用Isolate.spawn()函数创建Isolate，并使用SendPort和ReceivePort进行消息传递。

flutter_isolate 插件

https://pub-web.flutter-io.cn/packages/flutter_isolate

这个插件的好处就是，简化了我们的代码，而且还提供了丰富的 api 让我们更好的进行 isolate 操作。

准备：

pubspec.yaml

dependencies:
  ...

  flutter_isolate: ^2.0.4
  path_provider: ^2.0.15
  flutter_downloader: ^1.10.4

第一步：简单调用

isolate 不支持热更新，需要重新启动调试

lib/one.dart

@pragma('vm:entry-point')
void someFunction(String arg) {
  print("Running in an isolate with argument : $arg");
}

          ElevatedButton(
            child: const Text('01 - 简单的执行顶层函数'),
            onPressed: () {
              FlutterIsolate.spawn(someFunction, "hello world");
            },
          ),

第二步：带返回值

@pragma('vm:entry-point')
Future<int> expensiveWork(int arg) async {
  int result = arg + 100;
  return result;
}

          ElevatedButton(
            child: const Text('02 - Compute函数'),
            onPressed: () async {
              var res = await flutterCompute(expensiveWork, 123);
              print(res);
            },
          ),

第三步：嵌套调用

准备一个显示下载进度的组件

/// markdown 视图显示
class MarkdownView extends StatelessWidget {
  const MarkdownView({super.key});

  static void downloaderCallback(String id, int status, int progress) {
    print("progress: $progress");
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Container();
  }
}

下载线程函数

@pragma('vm:entry-point')
void isolate2(String arg) {
  getTemporaryDirectory().then((dir) async {
    print("isolate2 temporary directory: $dir");

    await FlutterDownloader.initialize(debug: true);
    FlutterDownloader.registerCallback(MarkdownView.downloaderCallback);

    final taskId = await FlutterDownloader.enqueue(
        url:
            "https://raw.githubusercontent.com/rmawatson/flutter_isolate/master/README.md",
        savedDir: dir.path);
  });
  Timer.periodic(const Duration(seconds: 1),
      (timer) => print("Timer Running From Isolate 2"));
}

第一个线程函数，嵌套执行上面的线程函数

@pragma('vm:entry-point')
void isolate1(String arg) async {
  await FlutterIsolate.spawn(isolate2, "hello2");

  getTemporaryDirectory().then((dir) {
    print("isolate1 temporary directory: $dir");
  });
  Timer.periodic(const Duration(seconds: 1),
      (timer) => print("Timer Running From Isolate 1"));
}

执行线程函数，进行控制暂停、恢复、杀死

          ElevatedButton(
            child: const Text('03 - isolate 嵌套执行'),
            onPressed: () async {
              final isolate = await FlutterIsolate.spawn(isolate1, "hello");
              // // 5 秒后暂停
              // Timer(const Duration(seconds: 5), () {
              //   print("Pausing Isolate 1");
              //   isolate.pause();
              // });

              // // 10 秒后恢复
              // Timer(const Duration(seconds: 10), () {
              //   print("Resuming Isolate 1");
              //   isolate.resume();
              // });

              // // 20 秒后杀死
              // Timer(const Duration(seconds: 20), () {
              //   print("Killing Isolate 1");
              //   isolate.kill();
              // });
            },
          ),

第四步：全部关掉

如果一个界面关闭的时候，你需要全部关闭所有线程

          ElevatedButton(
            child: const Text('04 - 杀掉全部'),
            onPressed: () async {
              await FlutterIsolate.killAll();
            },
          ),

代码

https://github.com/ducafecat/flutter_develop_tips/tree/main/flutter_application_isolate

小结

总之，尽管Future在处理异步操作方面是非常有用的工具，但在某些情况下，使用Isolate可以更好地满足特定的需求，例如执行CPU密集型任务、处理大量数据或并行处理多个任务。因此，选择使用Future还是Isolate取决于您的具体需求和场景。

感谢阅读本文

如果我有什么错？请在评论中让我知道。我很乐意改进。

end