异步编程：流

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两种流
- 单订阅流
- 广播流
处理流的方法
修改流的方法
- transform() 函数
- 读取和解码文件
listen() 方法
其他资源

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Dart 中的异步编程的特点是 Future 和 Stream 类。

Future 表示一个不会立即完成的计算。普通函数返回结果，而异步函数返回一个 Future，该 Future 最终将包含结果。Future 会告诉你结果何时准备就绪。

流是一系列异步事件。它就像一个异步 Iterable，不同的是，你请求下一个事件时不会立即获取它，而是流会在事件准备就绪时告诉你。

创建流的方法有很多，这是另一篇文章的主题，但它们都可以以相同的方式使用：异步 for 循环（通常简称为 await for）遍历流的事件，就像 for 循环 遍历 Iterable 一样。例如

dartFuture<int> sumStream(Stream<int> stream) async {
  var sum = 0;
  await for (final value in stream) {
    sum += value;
  }
  return sum;
}

此代码只是接收整数事件流的每个事件，将它们相加，然后返回（一个未来的）总和。当循环体结束时，函数将暂停，直到下一个事件到达或流完成。

该函数用 async 关键字标记，在使用 await for 循环时需要此关键字。

以下示例通过使用 async* 函数生成一个简单的整数流来测试前面的代码

Future<int> sumStream(Stream<int> stream) async {
  var sum = 0;
  await for (final value in stream) {
    sum += value;
  }
  return sum;
}

Stream<int> countStream(int to) async* {
  for (int i = 1; i <= to; i++) {
    yield i;
  }
}

void main() async {
  var stream = countStream(10);
  var sum = await sumStream(stream);
  print(sum); // 55
}

当流中不再有事件时，流便完成，并且接收事件的代码会收到通知，就像它收到新事件到达的通知一样。当使用 await for 循环读取事件时，流完成后循环停止。

在某些情况下，在流完成之前会发生错误；也许在从远程服务器获取文件时网络出现故障，或者创建事件的代码存在错误，但有人需要了解此情况。

流还可以像传递数据事件一样传递错误事件。大多数流会在第一个错误后停止，但也有可能存在传递多个错误的流，以及在错误事件后传递更多数据的流。本文档中我们仅讨论最多传递一个错误的流。

使用 await for 读取流时，错误由循环语句引发。这也会结束循环。您可以使用 try-catch 捕获错误。当循环迭代器等于 4 时，以下示例会引发错误

Future<int> sumStream(Stream<int> stream) async {
  var sum = 0;
  try {
    await for (final value in stream) {
      sum += value;
    }
  } catch (e) {
    return -1;
  }
  return sum;
}

Stream<int> countStream(int to) async* {
  for (int i = 1; i <= to; i++) {
    if (i == 4) {
      throw Exception('Intentional exception');
    } else {
      yield i;
    }
  }
}

void main() async {
  var stream = countStream(10);
  var sum = await sumStream(stream);
  print(sum); // -1
}

Stream 类包含许多帮助程序方法，可以为您对流执行常见操作，类似于 Iterable 上的方法。例如，您可以使用 Stream API 中的 lastWhere() 查找流中的最后一个正整数。

dartFuture<int> lastPositive(Stream<int> stream) =>
    stream.lastWhere((x) => x >= 0);

有两种类型的流。

最常见的流类型包含一系列事件，这些事件是更大整体的一部分。事件需要按正确顺序传递，并且不能缺少任何事件。当您读取文件或接收 Web 请求时，您会获得这种类型的流。

这种流只能监听一次。稍后再次监听可能会错过初始事件，然后流的其余部分就没有意义了。当您开始监听时，数据将被获取并分块提供。

另一种类型的流适用于可以一次处理一条的各个消息。例如，这种类型的流可用于浏览器中的鼠标事件。

您可以随时开始监听这样的流，并且可以在监听时获取触发的事件。多个侦听器可以同时侦听，并且您可以在取消先前的订阅后稍后再进行侦听。

以下方法在 Stream<T> 上处理流并返回结果

dartFuture<T> get first;
Future<bool> get isEmpty;
Future<T> get last;
Future<int> get length;
Future<T> get single;
Future<bool> any(bool Function(T element) test);
Future<bool> contains(Object? needle);
Future<E> drain<E>([E? futureValue]);
Future<T> elementAt(int index);
Future<bool> every(bool Function(T element) test);
Future<T> firstWhere(bool Function(T element) test, {T Function()? orElse});
Future<S> fold<S>(S initialValue, S Function(S previous, T element) combine);
Future forEach(void Function(T element) action);
Future<String> join([String separator = '']);
Future<T> lastWhere(bool Function(T element) test, {T Function()? orElse});
Future pipe(StreamConsumer<T> streamConsumer);
Future<T> reduce(T Function(T previous, T element) combine);
Future<T> singleWhere(bool Function(T element) test, {T Function()? orElse});
Future<List<T>> toList();
Future<Set<T>> toSet();

除了 drain() 和 pipe() 之外，所有这些函数都对应于 Iterable. 上的类似函数。每个函数都可以通过使用带有 await for 循环（或仅使用其他方法之一）的 async 函数轻松编写。例如，一些实现可能是

dartFuture<bool> contains(Object? needle) async {
  await for (final event in this) {
    if (event == needle) return true;
  }
  return false;
}

Future forEach(void Function(T element) action) async {
  await for (final event in this) {
    action(event);
  }
}

Future<List<T>> toList() async {
  final result = <T>[];
  await forEach(result.add);
  return result;
}

Future<String> join([String separator = '']) async =>
    (await toList()).join(separator);

（实际实现稍微复杂一些，但主要是出于历史原因。）

Stream 上的以下方法基于原始流返回一个新流。每个方法都会等到有人在原始流上侦听后才在新的流上侦听。

dartStream<R> cast<R>();
Stream<S> expand<S>(Iterable<S> Function(T element) convert);
Stream<S> map<S>(S Function(T event) convert);
Stream<T> skip(int count);
Stream<T> skipWhile(bool Function(T element) test);
Stream<T> take(int count);
Stream<T> takeWhile(bool Function(T element) test);
Stream<T> where(bool Function(T event) test);

前面的方法对应于 Iterable 上的类似方法，这些方法将可迭代对象转换为另一个可迭代对象。所有这些都可以使用带有 await for 循环的 async 函数轻松编写。

dartStream<E> asyncExpand<E>(Stream<E>? Function(T event) convert);
Stream<E> asyncMap<E>(FutureOr<E> Function(T event) convert);
Stream<T> distinct([bool Function(T previous, T next)? equals]);

asyncExpand() 和 asyncMap() 函数类似于 expand() 和 map()，但允许其函数参数为异步函数。distinct() 函数在 Iterable 上不存在，但它可以存在。

dartStream<T> handleError(Function onError, {bool Function(dynamic error)? test});
Stream<T> timeout(Duration timeLimit,
    {void Function(EventSink<T> sink)? onTimeout});
Stream<S> transform<S>(StreamTransformer<T, S> streamTransformer);

最后三个函数更特殊。它们涉及到错误处理，这是 await for 循环无法做到的——第一个到达循环的错误将结束循环及其对流的订阅。无法从中恢复。以下代码展示了如何使用 handleError() 从流中移除错误，然后再在 await for 循环中使用它。

dartStream<S> mapLogErrors<S, T>(
  Stream<T> stream,
  S Function(T event) convert,
) async* {
  var streamWithoutErrors = stream.handleError((e) => log(e));
  await for (final event in streamWithoutErrors) {
    yield convert(event);
  }
}

transform() 函数不仅仅用于错误处理；它是流的一个更通用的“映射”。普通映射需要每个传入事件一个值。然而，特别是对于 I/O 流，可能需要多个传入事件才能产生一个输出事件。StreamTransformer 可以处理这种情况。例如，像 Utf8Decoder 这样的解码器就是转换器。转换器只需要一个函数，bind()，它可以通过 async 函数轻松实现。

以下代码读取一个文件，并在流上运行两个转换。它首先将数据从 UTF8 转换，然后通过 LineSplitter 运行它。打印所有行，但以井号 # 开头的行除外。

dartimport 'dart:convert';
import 'dart:io';

void main(List<String> args) async {
  var file = File(args[0]);
  var lines = utf8.decoder
      .bind(file.openRead())
      .transform(const LineSplitter());
  await for (final line in lines) {
    if (!line.startsWith('#')) print(line);
  }
}

Stream 上的最终方法是 listen()。这是一个“低级”方法，所有其他流函数都是根据 listen() 定义的。

dartStreamSubscription<T> listen(void Function(T event)? onData,
    {Function? onError, void Function()? onDone, bool? cancelOnError});

要创建一个新的 Stream 类型，只需扩展 Stream 类并实现 listen() 方法，Stream 上的所有其他方法都会调用 listen() 才能工作。

listen() 方法允许您开始监听流。在您这样做之前，流是一个惰性对象，描述您希望看到的事件。当您监听时，将返回一个 StreamSubscription 对象，它表示产生事件的活动流。这类似于 Iterable 只是一个对象集合，但迭代器是执行实际迭代的对象。

流订阅允许您暂停订阅，在暂停后恢复订阅，并完全取消订阅。您可以设置回调，以便在每个数据事件或错误事件以及流关闭时调用这些回调。

阅读以下文档，以了解有关在 Dart 中使用流和异步编程的更多详细信息。

在 Dart 中创建流，一篇有关创建您自己的流的文章
Future 和错误处理，一篇解释如何使用 Future API 处理错误的文章
异步支持，语言之旅中的一个部分
Stream API 参考

异步编程：流

接收流事件

错误事件

使用流

两种流

单订阅流

广播流

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修改流的方法

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