Flutter——Isolate主线机制

简述

在DartFlutter应用程序启动时，会启动一个主线程其实也就是Root Isolate,在Root Isolate内部运行一个EventLoop事件循环。所以所有的Dart代码都是运行在Isolate之中的，它就像是机器上的一个小空间，具有自己的私有内存块和一个运行事件循环的单个线程。isolate是提供了DartFlutter 程序运行环境，包括所需的内存以及事件循环EventLoop 对事件队列和微任务队列的处理。来张图理解下 Root Isolate在Flutter应用程序中所处作用:

Dart isolate机制

isolate定义

isolate是Dart对actor并发模式的实现。运行中的Dart程序由一个或多个actor组成，这些actor也就是Dart概念里面的isolate。isolate是有自己的内存和单线程控制的运行实体。isolate本身的意思是“隔离”，因为isolate之间的内存在逻辑上是隔离的。isolate中的代码是按顺序执行的，任何Dart程序的并发都是运行多个isolate的结果。因为Dart没有共享内存的并发，没有竞争的可能性所以不需要锁，也就不用担心死锁的问题。

isolate之间的通信

由于isolate之间没有共享内存，所以他们之间的通信唯一方式只能是通过Port进行，而且Dart中的消息传递总是异步的。

isolate与普通线程的区别

我们可以看到isolate神似Thread，但实际上两者有本质的区别。操作系统内的线程之间是可以有共享内存的而isolate没有，这是最为关键的区别。

isolate实现简述

我们可以阅读Dart源码里面的isolate.cc文件看看isolate的具体实现。我们可以看到在isolate创建的时候有以下几个主要步骤：

初始化isolate数据结构初始化堆内存(Heap)进入新创建的isolate，使用跟isolate一对一的线程运行isolate配置Port配置消息处理机制(Message Handler)配置Debugger，如果有必要的话将isolate注册到全局监控器（Monitor）

我们看看isolate开始运行的主要代码：

isolate 应用案例

​
import 'dart:async';
import 'dart:isolate';main() async {// isolate所需的参数，必须要有SendPort，SendPort需要ReceivePort来创建final receivePort = new ReceivePort();// 开始创建isolate, Isolate.spawn函数是isolate.dart里的代码,_isolate是我们自己实现的函数await Isolate.spawn(_isolate, receivePort.sendPort);// 发送的第一个message，是它的SendPortvar sendPort = await receivePort.first;var msg = await sendReceive(sendPort, "foo");print('received $msg');msg = await sendReceive(sendPort, "bar");print('received $msg');
}/// 新isolate的入口函数
_isolate(SendPort replyTo) async {// 实例化一个ReceivePort 以接收消息var port = new ReceivePort();// 把它的sendPort发送给宿主isolate，以便宿主可以给它发送消息replyTo.send(port.sendPort);// 监听消息，从port里取await for (var msg in port) {var data = msg[0];SendPort replyTo = msg[1];replyTo.send('应答：' + data);if (data == "bar") port.close();}
}/// 对某个port发送消息，并接收结果
Future sendReceive(SendPort port, msg) {ReceivePort response = new ReceivePort();port.send([msg, response.sendPort]);return response.first;
}
/*输出结果：
flutter: received 应答：foo
flutter: received 应答：bar
*/

我们可以看到Dart本身抽象了isolate和thread，实际上底层还是使用操作系统的提供的OSThread。

Flutter Engine Runners与Dart Isolate

有朋友看到这里可能会问既然Flutter Engine有自己的Runner，那为何还要Dart的Isolate呢，他们之间又是什么关系呢？

那我们还要从Runner具体的实现说起，Runner是一个抽象概念，我们可以往Runner里面提交任务，任务被Runner放到它所在的线程去执行，这跟iOS GCD的执行队列很像。我们查看iOS Runner的实现实际上里面是一个loop，这个loop就是CFRunloop，在iOS平台上Runner具体实现就是CFRunloop。被提交的任务被放到CFRunloop去执行。

Dart的Isolate是Dart虚拟机自己管理的，Flutter Engine无法直接访问。Root Isolate通过Dart的C++调用能力把UI渲染相关的任务提交到UI Runner执行这样就可以跟Flutter Engine相关模块进行交互，Flutter UI相关的任务也被提交到UI Runner也可以相应的给Isolate一些事件通知，UI Runner同时也处理来自App方面Native Plugin的任务。

最后

理解Flutter Engine的原理以及Dart虚拟机的异步实现，让我们避免采坑，更加灵活高效地进行开发。在项目应用过程我们踩过不少坑，在采坑和填坑的过程中不断学习。这里我简单聊其中一个具体的案例：当时我们需要把Native加载好图片数据注册到Engine里面去以便生成Texture渲染，使用完资源我们需要将其移除，看起来非常清晰的逻辑竟然造成了野指针问题。后来排查到注册的时候在一个子线程进行而移除却在Platform线程进行，在弄清楚线程结构以后问题也就迎刃而解。