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Dart 语言异步之Stream详解

异步之 Stream 详解

关于Dart 语言的Stream 部分,应该回到语言本身去寻找答案,许多资料在Flutter框架中囫囵吞枣式的解释Stream,总有一种让人云山雾罩的感觉,事实上从Dart语言本身去了解Stream并不复杂,接下来就花点时间好好学习一下Stream吧!

StreamFuture都是Dart中异步编程的核心内容,在之前的文章中已经详细叙述了关于Future的知识,请查看 Dart 异步编程详解之一文全懂,本篇文章则主要基于 Dart2.5 介绍Stream的知识。

什么是Stream

Stream是Dart语言中的所谓异步数据序列的东西,简单理解,其实就是一个异步数据队列而已。我们知道队列的特点是先进先出的,Stream也正是如此

在这里插入图片描述
更形象的比喻,Stream就像一个传送带。可以将一侧的物品自动运送到另一侧。如上图,在另一侧,如果没有人去抓取,物品就会掉落消失。
在这里插入图片描述
但如果我们在末尾设置一个监听,当物品到达末端时,就可以触发相应的响应行为。

在Dart语言中,Stream有两种类型,一种是点对点的单订阅流(Single-subscription),另一种则是广播流。

单订阅流

单订阅流的特点是只允许存在一个监听器,即使该监听器被取消后,也不允许再次注册监听器。

创建 Stream

创建一个Stream有9个构造方法,其中一个是构造广播流的,这里主要看一下其中5个构造单订阅流的方法

periodic

void main(){
  test();
}

test() async{
  // 使用 periodic 创建流,第一个参数为间隔时间,第二个参数为回调函数
  Stream<int> stream = Stream<int>.periodic(Duration(seconds: 1), callback);
  // await for循环从流中读取
  await for(var i in stream){
    print(i);
  }
}

// 可以在回调函数中对值进行处理,这里直接返回了
int callback(int value){
  return value;
}
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打印结果:

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2
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...
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该方法从整数0开始,在指定的间隔时间内生成一个自然数列,以上设置为每一秒生成一次,callback函数用于对生成的整数进行处理,处理后再放入Stream中。这里并未处理,直接返回了。要注意,这个流是无限的,它没有任何一个约束条件使之停止。在后面会介绍如何给流设置条件。

fromFuture

void main(){
  test();
}

test() async{
  print("test start");
  Future<String> fut = Future((){
      return "async task";
  });

  // 从Future创建Stream
  Stream<String> stream = Stream<String>.fromFuture(fut);
  await for(var s in stream){
    print(s);
  }
  print("test end");
}
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打印结果:

test start
async task
test end
复制代码

该方法从一个Future创建Stream,当Future执行完成时,就会放入Stream中,而后从Stream中将任务完成的结果取出。这种用法,很像异步任务队列。

fromFutures

从多个Future创建Stream,即将一系列的异步任务放入Stream中,每个Future按顺序执行,执行完成后放入Stream

import  'dart:io';

void main() {
  test();
}

test() async{
  print("test start");
  Future<String> fut1 = Future((){
      // 模拟耗时5秒
      sleep(Duration(seconds:5));
      return "async task1";
  });
    Future<String> fut2 = Future((){
      return "async task2";
  });

  // 将多个Future放入一个列表中,将该列表传入
  Stream<String> stream = Stream<String>.fromFutures([fut1,fut2]);
  await for(var s in stream){
    print(s);
  }
  print("test end");
}
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fromIterable

该方法从一个集合创建Stream,用法与上面例子大致相同

// 从一个列表创建`Stream`
Stream<int> stream = Stream<int>.fromIterable([1,2,3]);
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value

这是Dart2.5 新增的方法,用于从单个值创建Stream

test() async{
  Stream<bool> stream = Stream<bool>.value(false);
  // await for循环从流中读取
  await for(var i in stream){
    print(i);
  }
}
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监听 Stream

监听Stream,并从中获取数据也有三种方式,一种就是我们上文中使用的await for循环,这也是官方推荐的方式,看起来更简洁友好,除此之外,另两种方式分别是使用forEach方法或listen方法

  Stream<int> stream = Stream<int>.periodic(Duration(seconds: 1), callback);
  // 使用forEach,传入一个函数进去获取并处理数据
  stream.forEach((int x){
    print(x);
  });
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使用 listen 监听 StreamSubscription<T> listen(void onData(T event), {Function onError, void onDone(), bool cancelOnError})

  Stream<int> stream = Stream<int>.periodic(Duration(seconds: 1), callback);
  stream.listen((x){
    print(x);
  });
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还可以使用几个可选的参数

test() async{
  Stream<int> stream = Stream<int>.periodic(Duration(seconds: 1), callback);
  stream = stream.take(5);
  stream.listen(
    (x)=>print(x),
  onError: (e)=>print(e),
  onDone: ()=>print("onDone"));
}
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  • onError:发生Error时触发
  • onDone:完成时触发
  • unsubscribeOnError:遇到第一个Error时是否取消监听,默认为false

Stream 的一些方法

take 和 takeWhile

Stream<T> take(int count) 用于限制Stream中的元素数量

test() async{
  Stream<int> stream = Stream<int>.periodic(Duration(seconds: 1), callback);
  // 当放入三个元素后,监听会停止,Stream会关闭
  stream = stream.take(3);

  await for(var i in stream){
    print(i);
  }
}
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打印结果:

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1
2
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Stream<T>.takeWhile(bool test(T element))take作用相似,只是它的参数是一个函数类型,且返回值必须是一个bool

  stream = stream.takeWhile((x){
    // 对当前元素进行判断,不满足条件则取消监听
    return x <= 3;
  });

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skip 和 skipWhile

test() async{
  Stream<int> stream = Stream<int>.periodic(Duration(seconds: 1), callback);
  stream = stream.take(5);
  // 表示从Stream中跳过两个元素
  stream = stream.skip(2);

  await for(var i in stream){
    print(i);
  }
}
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打印结果:

2
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请注意,该方法只是从Stream中获取元素时跳过,被跳过的元素依然是被执行了的,所耗费的时间依然存在,其实只是跳过了执行完的结果而已。

Stream<T> skipWhile(bool test(T element)) 方法与takeWhile用法是相同的,传入一个函数对结果进行判断,表示跳过满足条件的。

toList

Future<List<T>> toList() 表示将Stream中所有数据存储在List中

test() async{
  Stream<int> stream = Stream<int>.periodic(Duration(seconds: 1), callback);
  stream = stream.take(5);
  List <int> data = await stream.toList(); 
  for(var i in data){ 
      print(i);
   } 
}
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属性 length

等待并获取流中所有数据的数量

test() async{
  Stream<int> stream = Stream<int>.periodic(Duration(seconds: 1), callback);
  stream = stream.take(5);
  var len = await stream.length;
  print(len);
}
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StreamController

它实际上就是Stream的一个帮助类,可用于整个 Stream 过程的控制。

import 'dart:async';

void main() {
  test();
}

test() async{
  // 创建
  StreamController streamController = StreamController();
  // 放入事件
  streamController.add('element_1');
  streamController.addError("this is error");
  streamController.sink.add('element_2');
  streamController.stream.listen(
    print,
  onError: print,
  onDone: ()=>print("onDone"));
}
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使用该类时,需要导入'dart:async',其add方法和sink.add方法是相同的,都是用于放入一个元素,addError方法用于产生一个错误,监听方法中的onError可获取错误。

还可以在StreamController中传入一个指定的stream

test() async{
  Stream<int> stream = Stream<int>.periodic(Duration(seconds: 1), (e)=>e);
  stream = stream.take(5);

  StreamController sc = StreamController();
  // 将 Stream 传入
  sc.addStream(stream);
  // 监听
  sc.stream.listen(
    print,
  onDone: ()=>print("onDone"));
}
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现在来看一下StreamController的原型,它有5个可选参数

factory StreamController(
      {void onListen(),
      void onPause(),
      void onResume(),
      onCancel(),
      bool sync: false})
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  • onListen 注册监听时回调
  • onPause 当流暂停时回调
  • onResume 当流恢复时回调
  • onCancel 当监听器被取消时回调
  • sync 当值为true时表示同步控制器SynchronousStreamController,默认值为false,表示异步控制器
test() async{
  // 创建
  StreamController sc = StreamController(
    onListen: ()=>print("onListen"),
    onPause: ()=>print("onPause"),
    onResume: ()=>print("onResume"),
    onCancel: ()=>print("onCancel"),
    sync:false
  );

  StreamSubscription ss = sc.stream.listen(print);

  sc.add('element_1');

  // 暂停
  ss.pause();
  // 恢复
  ss.resume();
  // 取消
  ss.cancel();

  // 关闭流
  sc.close();
}
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打印结果:

onListen
onPause
onCancel
复制代码

因为监听器被取消了,且关闭了流,导致"element_1"未被输出,"onResume"亦未输出

广播流

如下,在普通的单订阅流中调用两次listen会报错

test() async{
  Stream<int> stream = Stream<int>.periodic(Duration(seconds: 1), (e)=>e);
  stream = stream.take(5);

  stream.listen(print);
  stream.listen(print);
}
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Unhandled exception:
Bad state: Stream has already been listened to.
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前面已经说了单订阅流的特点,而广播流则可以允许多个监听器存在,就如同广播一样,凡是监听了广播流,每个监听器都能获取到数据。要注意,如果在触发事件时将监听者正添加到广播流,则该监听器将不会接收当前正在触发的事件。如果取消监听,监听者会立即停止接收事件。

有两种方式创建广播流,一种直接从Stream创建,另一种使用StreamController创建

test() async{
  // 调用 Stream 的 asBroadcastStream 方法创建
  Stream<int> stream = Stream<int>.periodic(Duration(seconds: 1), (e)=>e)
  .asBroadcastStream();
  stream = stream.take(5);

  stream.listen(print);
  stream.listen(print);
}
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使用StreamController

test() async{
  // 创建广播流
  StreamController sc = StreamController.broadcast();

  sc.stream.listen(print);
  sc.stream.listen(print);

  sc.add("event1");
  sc.add("event2");
}
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StreamTransformer

该类可以使我们在Stream上执行数据转换。然后,这些转换被推回到流中,以便该流注册的所有监听器可以接收

构造方法原型

factory StreamTransformer.fromHandlers({
      void handleData(S data, EventSink<T> sink),
      void handleError(Object error, StackTrace stackTrace, EventSink<T> sink),
      void handleDone(EventSink<T> sink)
})
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  • handleData:响应从流中发出的任何数据事件。提供的参数是来自发出事件的数据,以及EventSink<T>,表示正在进行此转换的当前流的实例
  • handleError:响应从流中发出的任何错误事件
  • handleDone:当流不再有数据要处理时调用。通常在流的close()方法被调用时回调
void test() {
  StreamController sc = StreamController<int>();
  
  // 创建 StreamTransformer对象
  StreamTransformer stf = StreamTransformer<int, double>.fromHandlers(
    handleData: (int data, EventSink sink) {
      // 操作数据后,转换为 double 类型
      sink.add((data * 2).toDouble());
    }, 
    handleError: (error, stacktrace, sink) {
      sink.addError('wrong: $error');
    }, 
    handleDone: (sink) {
      sink.close();
    },
  );
  
  // 调用流的transform方法,传入转换对象
  Stream stream = sc.stream.transform(stf);

  stream.listen(print);

  // 添加数据,这里的类型是int
  sc.add(1);
  sc.add(2); 
  sc.add(3); 
  
  // 调用后,触发handleDone回调
  // sc.close();
}
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打印结果:

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总结

与流相关的操作,主要有四个类

  • Stream
  • StreamController
  • StreamSink
  • StreamSubscription

Stream是基础,为了更方便控制和管理Stream,出现了StreamController类。在StreamController类中, 提供了StreamSink 作为事件输入口,当我们调用add时,实际上是调用的sink.add,通过sink属性可以获取StreamController类中的StreamSink ,而StreamSubscription类则用于管理事件的注册、暂停与取消等,通过调用stream.listen方法返回一个StreamSubscription对象。

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