Java、Kotlin不香吗?为什么Flutter要选用Dart作为开发语言?

Java、Kotlin不香吗?为什么Flutter要选用Dart作为开发语言?

Java、Kotlin不香吗?为什么Flutter要选用Dart作为开发语言?
以上片段改编自成龙大哥经典的洗发水广告,尽管梗自身有点过期了,但却很形象地反映了我对Dart言语情绪的转变:从开端的排斥到终究的喜欢。

关于任何想要了解一门新式技术的开发者来说,言语常常是横亘在学习之路上的第一道妨碍,如C/C++之于音视频,Python之于人工智能等,当然也包括Dart之于Flutter

尤其当你原先从事的是Android开发时,你必定也曾产生过这样的疑问:

已然同能够归到移动开发的范畴,也同归于Google旗下的团队,为什么Flutter不能沿袭既有的Java或Kotlin言语来进行开发呢?

经过阅览本文,你的疑问将得到充沛的解答,你不仅能够了解到Flutter团队在选用Dart作为开发言语时的考量,还能充沛感受到运用Dart言语进行开发的魅力所在。

按例,先奉上思维导图一张,便利复习:

Java、Kotlin不香吗?为什么Flutter要选用Dart作为开发语言?


热重载 (Hot Reload)一直以来都是Flutter对外推行的一大卖点,这是因为,相关于现有的根据原生平台的移动开发流程来讲,热重载在开发功率上确实是一个质的腾跃。

Java、Kotlin不香吗?为什么Flutter要选用Dart作为开发语言?

简略讲,热重载允许你在无需重启App的状况下,快速地构建页面、增加功用或修正错误。这个功用很大程度上依靠于Dart言语的一个很杰出的特性:

同时支撑AOT编译与JIT编译

AOT编译与JIT编译

AOT Compilation(Ahead-of-Time Compilation, 提早编译)是指在程序履行之前,将源代码或中间代码(如Java字节码)转换为可履行的机器码的进程。这么做能够进步程序的履行功率,但也需求更长的编译时刻。

JIT Compilation(Just-in-Time Compilation, 即时编译)是指在程序履行期间,将源代码或中间代码转换为可履行的机器码的进程。这么做能够进步程序的灵敏性和开发功率,但也会带来一些额外的开支,例如会对程序的初始履行形成必定的延迟。

用比较贴近生活的例子来解说二者之间的区别,便是:

AOT编译就像你在上台讲演之前,把本来全是英文的讲演稿提早翻译成中文,并写在纸上,这样当你上台之后,就能够直接照着译文念出来,而不需求再在现场翻译,讲演进程能更为流通,但便是要在前期花费更多的时刻和精力来预备。

JIT编译就像你在上台讲演之前,不需求做过多的预备,等到上台之后,再在现场将讲演稿上的英文逐句翻译成中文,也能够依据实际状况灵敏地调整讲演内容,但便是会增加讲演的难度,遇到语法杂乱的句子或许也会有更多的中止。

能够看到,两种编译办法的运用场景不同,各有好坏,而Dart是为数不多的同时支撑这两种编译办法的主流编程言语之一。依据当时所处项目阶段的不同,Dart供给了两种不同的构建形式:开发形式与生产形式。

开发形式与发布形式

在开发形式下,会运用 Dart VM 的 JIT 编译器,在运转时将内核文件转换为机器码,以完结热重载等功用,缩短开发周期。

热重载的流程,能够简略概括为以下几步:

  1. 扫描改动:当咱们保存编辑内容或点击热重载按钮时,主机会扫描自上次编译以来的任何有代码改动的文件。

  2. 增量编译:将有代码改动的文件增量编译为内核文件。

  3. 推送更新:将内核文件注入到正在运转的 Dart VM。

  4. 代码兼并:运用新的字段和函数更新类。

  5. Widget重建:运用的状况会被保留,并重建 widget 树,以便快速查看更改效果。

而在发布形式下,则会运用 Dart VM 的 AOT 编译器,在运转前将源代码直接转换为机器码,以完结程序的快速启动和更流通地运转。

这里的“更流通地运转”指的是在运转时能够更快地响运用户的操作,供给更流通的用户体会,而不是单指让程序运转得更“快”。

这是因为Dart代码在被转换为机器码后,是能够直接在硬件上运转的,而不需求在运转时进行解说或编译,因而能够削减运转时的开支,进步程序的履行功率。

此外,经 AOT 编译后的代码,会强制履行健全的 Dart 类型体系,并运用快速目标分配和分代废物收集器来更好地管理内存。

因而,依据当时所处项目阶段的不同,选用不同的构建形式,Dart言语能够完结一举两得的效果

单线程模型

现如今,几乎一切的智能终端设备都支撑多核CPU,为使运用在设备上能有更好的表现,咱们常常会启动多个同享内存的线程,来并发履行多个使命。

大多数支撑并发运转线程的计算机言语,如咱们熟知的Java、Objective-C等,都选用了“抢占”的办法在线程之间进行切换,每个线程都被分配了一个时刻片以履行使命,一旦超过了分配的时刻,操作体系就会中断当时正在履行的线程,将CPU分配给正在等待队列的下一个线程。

但是,如果是在更新线程同享资源(如内存)期间发生的抢占行为,则或许会引致竞态条件的产生。竞态条件会导致严峻的错误,轻则数据丢掉,重则运用崩溃,且难以被定位和修正。

修正竞争条件的典型做法便是加锁,但锁自身会导致卡顿,乃至引发死锁等更严峻的问题。

那Dart言语又是怎么解决这个问题的呢?

Dart言语选用了名为Isolate的单线程模型,Isolate模型是以操作体系供给的进程和线程等更为底层的原语进行设计的,所以你会发现它既有进程的特征(如:不同享内存),又有线程的特征(如:可处理异步使命)。

正如Isolate这个单词的本意“阻隔”一样,在一个Dart运用中,一切的Dart代码都在Isolate内运转,每个Isolate都会有自己的堆内存,从而保证Isolate之间相互阻隔,无法互相拜访状况。在需求进行通讯的场景里,Isolate会运用消息机制。

因为不同享内存,意味着它底子不允许抢占,因而也就无须忧虑线程的管理以及后台线程的创建等问题。

在一般场景下,咱们乃至彻底无需关怀Isolate,一般一个Dart运用会在主Isolate下履行完一切代码。

尽管是单线程模型,但这并不意味着咱们需求以堵塞UI的办法来运转代码,相反,Dart言语供给了包括 async/await 在内的一系列异步东西,能够协助咱们处理大部分的异步使命。关于 async/await 咱们后边会有一篇单独的文章讲到,这里先不展开,只需求知道它跟Kotlin的协程有点像就能够了。

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如图所示,Dart代码会在readAsString()办法履行非Dart代码时暂停,并在 readAsString()办法返回值后继续履行。

Isolate内部会运转一个消息循环,按照先进先出的形式处理重绘、点击等事情,能够与Android主线程的Looper相对照。

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如图所示,在main()办法履行完毕后,事情队列会顺次处理每一个事情。

而如果某个同步履行的操作花费了过长的处理时刻,或许会导致运用看起来像是失去了呼应。

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如图所示,因为某个点击事情的同步处理耗时过长,导致其超过了处理两次重绘事情的希望时刻间隔,直观的出现便是界面卡顿。

因而,当咱们需求履行耗费CPU的计算密集型作业时,能够将其转移到别的一个Isolate上以避免堵塞事情循环,这样的Isolate咱们称之为后台运转目标

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如图所示,生成的这个Isolate会履行耗时的计算使命,在完毕后退出,并把成果返回。

因为这个Isolate持有自己的内存空间,与主Isolate互相阻隔,因而即便堵塞也不会对其他Isolate形成影响。

快速目标分配与分代废物收回

在Android中,视图 (View)是构成用户界面的基础块,表示用户能够看到并与之交互的内容。在Flutter中,与之大致对应的概念则是Widget。Widget也是经过多个目标的嵌套组合,来形成一个层次结构联系,一起构建成一棵完好的Widget树。

但两者也不能彻底等同。首先,Widget并非视图自身,终究的UI树是由一个个称之为Element的节点构成的;其次,Widget也不会直接制作任何内容,终究的制作作业是交由RenderObject完结的。Widget只是一个不可变的暂时目标,用于描绘在当时状况下视图应该出现的姿态

而所谓的Widget树只是咱们描绘组件嵌套联系的一种说法,是一种虚拟的结构。但 Element和RenderObject是在运转时实际存在的,如图:

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这就好比手机与其标准参数的联系。Widget就像是一台手机的标准参数,是对当时组装成这个手机的真实的硬件配置的描绘,当手机的硬件有更新或晋级时,重新生成的标准参数也会有所改动。

因为Widget是不可变的,因而,咱们无法直接对其更新,而是要经过操作状况来完结。但实际上,当Widget所依靠的状况发生改动时,Flutter框架就会重新创建一棵根据当时最新状况制作的新的Widget树,关于原先的Widget来说它的生命周期其实现已完毕了。

有人或许会对这种抛弃了整棵Widget树并彻底重建一棵的做法存有疑问,忧虑这种行为会导致Flutter频繁创建和销毁很多短暂的Widget目标,给废物收回带来了巨大压力,特别关于一些或许由数千个Widget组合而成的杂乱页面而言。

实际上这种忧虑彻底没有必要,Dart的快速目标分配与分代废物收回足以让它应对这种状况。

快速目标分配

Dart以指针磕碰(Bump Pointer)的形式来完结目标的内存分配。

指针磕碰是指在堆内存中,Dart VM运用一个指针来跟踪下一个可用的内存位置。当需求分配新的内存时,Dart VM会将指针向前移动所需内存大小的间隔,从而分配出新的内存空间

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这种办法能够快速地分配内存,而不需求查找可用的内存段,而且使内存增加始终保持线性

别的,前面咱们提到,因为每个Isolate都有自己的堆内存,互相阻隔,无法互相拜访状况,因而能够完结无锁的快速分配。

分代废物收回

Dart的废物收回器是分代的,主要分为新生代(New Generation)与老年代(Old Generation)。

新生代用于分配生命周期较短的暂时目标。其所在的内存空间会被分为两半,一个处于活泼状况,另一个处于非活泼状况,而且任何时候都只运用其中的一半。

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新的目标会被分配到活泼的那一半,一旦被填满,废物收回器就会从根目标开端,查找一切目标的引证状况。

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被引证到的目标会被符号为存活状况,并从活泼的一半复制到非活泼的一半。而没有被引证到的目标会被符号为逝世状况,并在随后的废物收回事情中被铲除。

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终究,这两半内存空间会交流活泼状况,非活泼的一半会再次变成活泼的一半,而且继续重复以上进程。

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当目标达到必定的生命周期后,它们会被提升为老年代。此时的废物收回战略会分为两个阶段:符号与铲除。

首先,在符号阶段,会遍历整个目标图,符号仍在运用的目标。

随后,在铲除阶段,会扫描整个内存,收回任何没有被符号的目标,然后铲除一切符号。

这种形式的废物收回发生频率不高,但有时需求暂停Dart Runtime以支撑其运转。

为了最小化地下降废物收回事情关于运用程序的影响,废物收回器为Flutter引擎供给了钩子,当引擎检测到运用程序处于空闲状况而且没有用户交互时会发出通知,使得废物收回器能够在不影响性能的状况下履行收回作业。

别的,相同因为每个Isolate都在自己都独立线程内运转,因而每个Isolate的废物收回事情不会影响到其他Isolate的性能。

综上可知,Flutter框架所选用的作业流程,很大程度上依靠于其基层的内存分配器和废物收回器关于小型的、短生命周期的目标高效的内存分配和收回,短少这个机制的言语是无法有用运作的

学习成本低

关于想要转岗Flutter的Android或iOS开发者,Dart言语是很友好的,其语法与Kotlin、Swift等言语都存在一些类似之处。

例如,它们都是面向目标的言语,都支撑类、接口、承继、抽象类等概念。绝大多数开发者都具有面向目标开发的经验,因而能够以极低的学习成本学习Dart言语。

此外,Dart言语也具有着许多与其他言语类似的优秀的语法特性,能够进步开发人员的生产力,例如:

  • 字符串插值:能够直接在字符串中嵌入变量或表达式,而不需求运用+号相连: var name = 'Bob'; print('Hello, $name!');

  • 初始化形式参数:能够在构造函数中直接初始化类的特点,而不需求在函数体中赋值: class Point { num x, y; Point(this.x, this.y); }

  • 函数式编程风格:能够运用高阶函数、匿名函数、箭头函数等特性简化代码的结构和逻辑: var numbers = [1, 2, 3]; var doubled = numbers.map((n) => n * 2);

Dart团队配合度高

具有必定作业年限的Android开发者,关于早些年Oracle与Google两家科技公司的Java API版权之争或许还有少许形象。

简略讲便是,Oracle认为Google在Android体系中对Java API的复制运用侵犯了其版权和专利权,这场继续了11年的专利纠纷终究以Google的成功完毕。

相比之下,Dart言语与Flutter之间则没有那么多狗血撕逼的剧情,相反,Flutter与Dart社区展开了密切合作,Dart社区活跃投入资源改善Dart言语,以便在Flutter中更易运用。

例如,Flutter在最开端选用Dart言语时,还没有用于生成原生二进制文件的AOT东西链,但在Dart团队为Flutter构建了这些东西后,这个缺失现已不复存在了。

结语

以上,便是我汇总Flutter官网资料及Flutter社区推荐博文的说法之后,总结出的Flutter选用Dart作为开发言语的几大主要原因,希望关于刚入门或想要初步了解Flutter开发的小伙伴们有所协助。

引证

  • Flutter 为什么挑选运用 Dart?(flutter.cn/docs/resour…)
  • Why Flutter Uses Dart (hackernoon.com/why-flutter…)
  • 热重载 (Hot reload) (flutter.cn/docs/develo…)
  • Dart 中的并发 (dart.cn/guides/lang…)
  • Flutter: Don’t Fear the Garbage Collector (medium.com/flutter/flu…)
  • 定位Flutter内存问题很难么?(/post/686032…)