Flutter互斥锁管理插件mutex的使用

发布于 1周前 作者 yibo5220 来自 Flutter

Flutter互斥锁管理插件mutex的使用

介绍

mutex 是一个用于创建锁以确保在运行关键代码段时实现互斥的库。尽管Dart使用单线程执行,但在关键代码段中使用异步操作时仍可能发生竞争条件。例如:

x = 42;
synchronousOperations(); // this does not modify x
assert(x == 42); // x will NOT have changed

y = 42; // a variable that other asynchronous code can modify
await asynchronousOperations(); // this does NOT modify y, but...
// There is NO GUARANTEE other async code didn't run and change it!
assert(y == 42 || y != 42); // WARNING: y might have changed

mutex 插件提供了两种类型的互斥锁:普通互斥锁和读写互斥锁。

普通互斥锁 (Mutex)

普通互斥锁保证在同一时间最多只有一个锁存在。如果锁已经被获取,其他尝试获取锁的操作将被阻塞,直到锁被释放。

使用示例

import 'package:mutex/mutex.dart';

void main() async {
  final m = Mutex();

  await m.acquire();
  try {
    // critical section with asynchronous code
    await Future.delayed(Duration(seconds: 1));
  } finally {
    m.release();
  }

  // 或者使用 protect 方法
  await m.protect(() async {
    // critical section
    await Future.delayed(Duration(seconds: 1));
  });

  // 如果关键代码段返回一个值
  final result = await m.protect<int>(() async {
    // critical section
    return 42;
  });
  print('result: $result');
}

读写互斥锁 (ReadWriteMutex)

读写互斥锁允许多个读锁同时存在,但最多只能有一个写锁存在。写锁和任何读锁不能同时存在。

使用示例

import 'package:mutex/mutex.dart';

void main() async {
  final m = ReadWriteMutex();

  // 获取写锁
  await m.acquireWrite();
  try {
    // critical write section with asynchronous code
    await Future.delayed(Duration(seconds: 1));
  } finally {
    m.release();
  }

  // 或者使用 protectWrite 方法
  await m.protectWrite(() async {
    // critical write section
    await Future.delayed(Duration(seconds: 1));
  });

  // 获取读锁
  await m.acquireRead();
  try {
    // critical read section with asynchronous code
    await Future.delayed(Duration(seconds: 1));
  } finally {
    m.release();
  }

  // 或者使用 protectRead 方法
  await m.protectRead(() async {
    // critical read section
    await Future.delayed(Duration(seconds: 1));
  });

  // 如果关键代码段返回一个值
  final result1 = await m.protectWrite<String>(() async {
    // critical write section
    return "write result";
  });
  print('result1: $result1');

  final result2 = await m.protectRead<int>(() async {
    // critical read section
    return 42;
  });
  print('result2: $result2');
}

完整示例

以下是一个完整的示例,展示了为什么需要使用互斥锁来防止竞争条件:

import 'dart:async';
import 'dart:math';
import 'package:mutex/mutex.dart';

const _maxDelay = 500; // milliseconds
final _random = Random();
int balance = 0;

Future<void> randomDelay() async {
  await Future<void>.delayed(
      Duration(milliseconds: _random.nextInt(_maxDelay)));
}

/// Deposit without using mutex.
Future<void> unsafeUpdate(int id, int depositAmount) async {
  await randomDelay();
  final oldBalance = balance;
  await randomDelay();
  balance = oldBalance + depositAmount;
  print('  [$id] added $depositAmount to $oldBalance -> $balance');
}

/// Deposit using mutex.
Mutex m = Mutex();
Future<void> safeUpdate(int id, int depositAmount) async {
  await randomDelay();
  await m.protect(() async {
    final oldBalance = balance;
    await randomDelay();
    balance = oldBalance + depositAmount;
    print('  [$id] added $depositAmount to $oldBalance -> $balance');
  });
}

/// Make a series of deposits and see if the final balance is correct.
Future<void> makeDeposits({bool safe = true}) async {
  print(safe ? 'Using mutex:' : 'Not using mutex:');
  const numberDeposits = 10;
  const amount = 10;
  balance = 0;
  final operations = <Future>[];
  for (var x = 0; x < numberDeposits; x++) {
    final f = (safe) ? safeUpdate(x, amount) : unsafeUpdate(x, amount);
    operations.add(f);
  }
  await Future.wait<void>(operations);
  final expected = numberDeposits * amount;
  if (balance != expected) {
    print('Error: deposits were lost (final balance $balance != $expected)');
  } else {
    print('Success: no deposits were lost');
  }
}

void main() async {
  await makeDeposits(safe: false);
  print('');
  await makeDeposits(safe: true);
}

通过这个示例,可以看到在没有使用互斥锁的情况下,由于竞争条件,最终余额可能会出错。而使用互斥锁后,可以确保所有存款操作都成功完成,最终余额正确无误。

总结

mutex 插件提供了简单且强大的互斥锁机制,可以帮助开发者避免在异步代码中出现的竞争条件问题。无论是普通互斥锁还是读写互斥锁,都能根据具体需求选择合适的锁类型来保护关键代码段。


更多关于Flutter互斥锁管理插件mutex的使用的实战系列教程也可以访问 https://www.itying.com/category-92-b0.html

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更多关于Flutter互斥锁管理插件mutex的使用的实战系列教程也可以访问 https://www.itying.com/category-92-b0.html


在Flutter中,互斥锁(Mutex)通常用于多线程编程,以确保对共享资源的访问是线程安全的。尽管Flutter本身主要用于构建用户界面,并且Dart语言是单线程的,但在涉及到平台通道(如与原生Android或iOS代码交互)或者隔离区(Isolate)时,可能会需要管理并发访问。

Flutter中并没有官方的Mutex插件,但我们可以使用dart:isolate包中的功能来实现类似互斥锁的机制。下面是一个使用dart:isolate包中的ReceivePortSendPort来模拟互斥锁的简单示例。这个示例不会直接使用一个名为“mutex”的插件,但会展示如何在Flutter中实现互斥锁的功能。

示例代码

main.dart

import 'dart:isolate';

void main() async {
  // 创建一个ReceivePort来监听来自Isolate的消息
  final controlPort = ReceivePort();
  
  // Isolate的入口函数
  void isolateEntry(SendPort sendPort) {
    // 模拟对共享资源的访问
    print('Isolate开始访问共享资源...');
    // 模拟一些工作
    Future.delayed(Duration(seconds: 2)).then((_) {
      print('Isolate完成访问共享资源...');
      sendPort.send(null); // 通知主Isolate工作完成
    });
  }

  // 创建Isolate并传递ReceivePort的sendPort给它
  Isolate? isolate = await Isolate.spawn(isolateEntry, controlPort.sendPort);
  
  // 等待Isolate完成
  await controlPort.first;
  
  // 在另一个Isolate访问共享资源之前,我们可以使用类似的机制来“锁定”
  // 这里为了简单起见,我们直接再次启动另一个Isolate,但在实际应用中,
  // 你可能需要一个更复杂的机制来管理锁的状态。
  print('主Isolate准备开始另一个任务...');
  
  // 清理之前的ReceivePort并创建一个新的
  controlPort.close();
  final controlPort2 = ReceivePort();
  isolate = await Isolate.spawn(isolateEntry, controlPort2.sendPort);
  
  // 再次等待Isolate完成
  await controlPort2.first;
  
  print('所有任务完成。');
}

解释

  1. ReceivePort 和 SendPortReceivePort用于监听来自其他Isolate的消息,而SendPort用于发送消息给其他Isolate。在这个例子中,我们创建了一个ReceivePort,并将其sendPort传递给新创建的Isolate。

  2. Isolate的创建和通信:使用Isolate.spawn方法创建一个新的Isolate,并传递isolateEntry函数作为入口点。isolateEntry函数接收一个SendPort,用于在完成任务后向主Isolate发送消息。

  3. 同步:在这个例子中,我们简单地等待第一个Isolate完成任务后再启动第二个Isolate。在实际应用中,你可能需要实现一个更复杂的锁机制来管理对共享资源的并发访问。

  4. 清理:在每次使用完ReceivePort后,我们调用close方法来清理资源。

虽然这个示例没有直接使用一个名为“mutex”的插件,但它展示了如何在Flutter(或Dart)中使用Isolate和消息传递来模拟互斥锁的功能。对于更复杂的并发控制,你可能需要查看第三方库或实现自己的锁机制。

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