Dart 之Isolate前言什么是Isolate呢？答：Dart中提供的独立并发执行单元。发现了吗？没错，它就是弥补

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前言

什么是Isolate呢？答：Dart中提供的独立并发执行单元。发现了吗？没错，它就是弥补Dart单线程无法直接并行执行任务的短板。我们都知道Dart的单线程模型非常完美，但当遇到密集计算时仍然会阻塞UI，那怎么解决这个问题呢？Dart中的Isolate给出了答案，它能够将耗时的任务转移到独立线程中去执行，从而保持主线程的流畅。那Isolate都是怎么实现的呢？我们一起去看看吧。

一、为什么需要Isolate？

因为Isolate能够解决如下几个问题：

弥补单线程的局限： Dart单线程模型虽然能够通过事件循环+任务队列实现并发，但其所有任务还是执行在同一个线程上的，所以当遇到耗时的密集计算任务时仍然会阻塞UI。Isolate能够开辟出一个新的线程进行耗时计算，保持了主线程的流畅。
充分利用资源： 现代设备多为多核CPU，但Dart是单线程，只能使用一核CPU，无法并行加速。可创建多个Isolate，将每个Isolate分配到不同CPU核上运行，实现真正的并行计算。
规避共享内存的复杂性： Isolate之间是完全隔离的，通过消息传递进行通信，天然避免了共享状态的问题。

二、Isolate的定义

Isolate是Dart中提供的独立并发执行单元。下面我们通过问题的方式一起去理解这个定义。

为什么说它是独立的呢？
答：因为每个Isolate都拥有属于自己的内存堆，彼此之间不共享任何可变数据。也就是说Isolate之间是内存隔离的（所以天然避免了共享状态的问题）。简单理解就是在不同的Isolate中的创建的同名变量不会产生冲突。
既然Isolate是独立的，那多个Isolate之间是如何通信的呢？
答：Isolate之间通过消息传递通信，通过SendPort和ReceivePort建立通信通道。消息传递采用拷贝机制或引用转移。注意：传递的必须是可序列化的。

三、Isolate的创建

Isolate的创建方式有三种形式，分别是spawn()方法基础创建、run()方法简化一次性任务的执行，自动管理Isolate生命周期、顶级函数compute()简化Isolate。

3.1、Isolate.spawn()创建

Isolate.spawn()是最基础的创建方法，其创建需要手动管理消息传递，适用于需要精细控制Isolate生命周期的场景。由于其需要手动管理消息传递，下面我们先介绍建立通信通道的SendPort、ReceivePort。

ReceivePort： 消息接收端。其是一个消息监听器，用于接收来自其他 Isolate 的消息。每个 ReceivePort 对应一个唯一的 SendPort（通过 sendPort 属性获取），用于向该端口发送消息。从图中可以看出，ReceivePort是对Stream的实现，因此ReceivePort的监听和Stream的监听一致，使用listen()监听，本小节不再赘述。

SendPort： 消息发送端。其是一个消息发送器，用于向其他 Isolate 的 ReceivePort 发送数据。

如何创建？ Isolate.spawn()如何创建的，需要先了解spawn()方法有哪些参数。

必传参数：

entryPoint：Isolate的入口函数，必须为静态方法或顶层函数，传入参数类型必须与message参数一致。
message：传递给entryPoin的参数，其必须是可序列化的（如基本类型、SendPort、List、Map等）。

可选参数：

paused：为true时，创建的Isolate会启动后暂停，若想要重新启动需要调用Isolate.resume()。
errorsAreFatal：为true时，未捕获的异常会导致Isolate终止。
onExit：退出创建的Isolate时，向SendPort 发送null或exitCode。
onError：未捕获异常时，向SendPort发送错误信息。
debugName：为创建的Isolate取个名用于标识。

示例： 启动新Isolate并建立通信。

void buildIsolate() async{
  final receivePort = ReceivePort();
  // entryPoint参数 为需要传入参数为SendPort对象的函数。
  // message参数为通过ReceivePort获取的SendPort。
  final isolate = await Isolate.spawn((sendPort){sendPort.send('hello,Dart!');},receivePort.sendPort);
  // 通过listen()监听听结果
  receivePort.listen((data){print('接收到的信息为：$data');});
}

3.2、Isolate.run()

用于简化一次性任务的执行，自动管理Isolate的生命周期。核心是对Isolate.spawn()的进一步封装。其参数如下图所示：

computation：为执行同步任务或异步任务的函数。
debugName：用于标识Isolate的名字。

示例： 执行同步耗时计算。

void buildIsolateWithRun() async {
  final result = await Isolate.run((){
    int sum = 0;
    for (int i=0; i<100000000;i++){
      sum += i;
    }
    return sum;
  });
}

示例： 执行异步网络请求。

void buildIsolateWithRun1() async {
  final result = await Isolate.run(() async {
    Dio dio = Dio();
    final response = await dio.get('https://api.example.com/data');
    return response;
  });
}

3.3、compute()

顶层函数compute()是 Dart 提供的一个便捷函数，专门用于简化一次性Isolate任务的执行。它是对 Isolate.spawn()的高层封装（在Isolate.run()的基础上封装），自动管理 Isolate 的生命周期、消息传递和资源释放。其参数如下图所示：

callback：在新启的Isolate中执行的函数，必须为顶层函数或静态方法。
message：传递给callback的参数，必须是可序列化的。
debugLabel：调试标签。

从下图看出，顶层函数compute()底层为Isolate.run()。

示例：

void buildIsolateWithCompute() async {
   // 传入参数message必须为可序列化的。
  final result = await compute(sendMessage, [1,2,3]);
  print(result);
}
int sendMessage(List<int> _list){
 // 执行耗时计算任务
  return _list[0];
}

四、Isolate的属性

Isolate.current：获取当前Isolate实例。
Isolate.packageConfig：获取当前Isolate的包配置。
isolate.pauseCapability：暂停的权限令牌。

注意：本小节中isolate为Isolate的实例，下同。

示例：

void buildIsolate() async{
  final receivePort = ReceivePort();
  Isolate isolate = await Isolate.spawn((sendPort){sendPort.send('hello,Dart!');},receivePort.sendPort);
  // 获取当前Isolate实例
  Isolate currentIsolate = Isolate.current;
  // 获取包配置
  print(Isolate.packageConfig);
  // 当前Isolate的暂停权限令牌。
  Capability? pauseToken = isolate.pauseCapability;
}

五、Isolate的暂停、恢复、终止

isolate.pause()：暂停Isolate。是一个异步方法，使用时需使用await等待。
isolate.resume()：恢复 Isolate，需要传入权限令牌。
isolate.kill()：终止指定的 Isolate 实例。
Isolate.exit()：静态方法，终止当前正在运行的 Isolate。

示例：

void buildIsolate() async{
  final receivePort = ReceivePort();
  Isolate isolate = await Isolate.spawn((sendPort){sendPort.send('hello,Dart!');},receivePort.sendPort);
  // 1.暂停Isolate
  await isolate.pause();
  Capability? pauseToken = isolate.pauseCapability;
  if(pauseToken != null){
  // 2.恢复Isolate
    isolate.resume(pauseToken);
  }
  // 3.终止Isolate
  isolate.kill();
  // Isolate.exit();
}

六、总结

本小节从为什么需要Isolate的问题出发，首先介绍了Isolate的不可或缺性，其次介绍了Isolate创建的三种方式，然后在介绍了Isolate属性的基础上介绍了如何暂停、终止、恢复Isolate。下面是本小节的归纳总结：

Isolate的创建	Isolate的属性	Isolate的暂停、恢复、终止
1、Isolate.spawn() 2、Isolate.run() 3、compute()	1、Isolate.current 2、Isolate.packageConfig 3、isolate.pauseCapability	1、isolate.pause() 2、isolate.resume() 3、isolate.kill() 4、Isolate.exit()