关于Flutter空安全的一些使用经验和理解

Posted 2021-08-17 静水流深zz

前言

Flutter 2.0的使用已经有一段时间了，想在此分享一些关于空安全的使用经验和个人理解。

Dart空安全

空安全是什么？

在空安全下，运行时的NullPointer Exception错误被提前到了开发阶段。

即：

void main() {
    // 在空安全下， 开发阶段就会报错，而非运行时
    String name;
    debugPrint(name);
}

类型上也有了变化,这里贴两张官方的类型关系图深入理解空安全 :

非空安全时代:

空安全时代

可以看到，Null这个类型变成了一个单独的类，而非所有类的子类，换言之：

void main() {
    String a = null;
}

非空安全下：
    因为Null是所有类型的子类，基于多态性的原理，这种书写方式是正确的。
    

在空安全下：
    Null独立了出去，那么当你再像上面那样书写时，就会报错了，因为这本质上发生了类型转换的错误.

空安全有什么？

新增了关键字，并对原有关键字的含义做了拓展 ：

?            -> 可空,              如： int a?;
!            -> 非空               如： int b = a!;
late         -> 延迟初始化          如:  late int a;
required     -> 可选参数的不可空    如： {required int a}

而含义的对象就是开发工具了，下面逐一对它们进行介绍。

关键字： ?

我们在开发过程中，相当多的参数变量并不一定为必传，因此我们可以用 ? 来标注其为可空。

///通过问号，我们可以告知编辑器(及使用者)，style是可空的（有点像可选参数）
Widget buildTextWidget(String text, TextStyle? style) {
    return Text(text, style: style);
}

调用时：

void main() {
    buildTextWidget('hello world !',null);
    
    buildTextWidget('hello world !',customStyle);
}

当然，上面的方法还可以改为使用可选参数：

///命名参数
Widget buildTextWidget(String text, {TextStyle? style}) {
    return Text(text, style: style);
}
///位置参数
Widget buildTextWidget(String text, [TextStyle? style]) {
    return Text(text, style: style);
}

我个人很喜欢用命名参数，因为在使用时会显示对应参数名，这样使用者可以大致知道他传入的变量用来做什么。

说到这，我们就来介绍下 required 。

关键字： required

当我们希望通过命名参数来提高方法的调用便捷性和可读性时，会遇到一个问题，即：可选参数是可以不传的。

如果参数是可空的，那么还好，如果遇到不可空的就麻烦了：

    /// 此时编辑器就会报错，因为 i 变量可能为空
Demon invoke(Target target, {Invoker invoker, String? way, String? material}) {
    ...
}

当遇到上面的情况时，而我们又确实需要使用这个变量，那么有3种解决办法：

1、 不使用可选参数
2、 设置默认值
3、 使用required 告知编辑器此参数不能为空 （无法使用-方法 2）

修改后：

///此时可以通过编译
Demon invoke(Target target, {required Invoker invoker, String? way, String? material}) {
    ...
}

/// 调用时，如果不传 参数 invoker， 或者传入空，那么编辑器将会报错 
invoke(a); //错误
invoke(a, invoker: null); // 错误

在实际开发中，我们可能需要通过某个方法来初始化一个成员变量，如下类：

class WarLock {
    //报错
    Demon cardDemon;
    
    Demon invoke(Target target, {required Invoker invoker, String? way, String? material}) {
        ...
    }

}

当我们写完后，会发现变量 cardDemon 报错，编辑器要求你必须对它初始化。我们可以直接加个 ? 告诉编辑器此值可空。

Demon? cardDemon;

那么，当我们随后使用它的时候，编辑器就会要求我们进行判空处理（否则无法通过编译），如果使用位置非常多那就蛋疼了。此外，对于关键变量，这种方法会对后期维护或者接手的小伙伴产生误导。

某些情境下，成员变量需要方法来(如：构造函数内依赖入参)初始化。
同时可以确定，后续的使用总是在其初始化之后。那么此处使用 '?' 将是不严谨的。

因此，late 就应运而生了。

关键字： late

它可以告诉编辑器：这个非空变量，我稍后会初始化。

class WarLock {

    late Demon cardDemon;
    //如果我们规定此变量不可变，那么我们还可以这样写
    // late final Demon cardDemon;
    
    Demon invoke(Target target, {required Invoker invoker, String? way, String? material}) {
        ...
    }

}

此时，我们再使用这个变量时，编辑器将会不会报错，同时也不需要判空。

而这里也就引申出一个问题： 空安全并不意味着不会出现空指针的异常。

class Test{
    late int a;
    void showMsg() {
        debugPrint('$a'); //编辑器并不会报错，类似的问题后面还会出现
    }
}

接下来我们看最后一个关键字。

关键字： !

当我们在使用可空的变量时，如果在一个方法块（如：if）内进行了判空，并做了空退出，同方法块内的后续使用依然会出现编辑器的报错 :

class TestEntity{
    int? count;
    
        ...
    
    void doStuff() {
        count = 0;
        if(count == null) return;
        
        //报错：A value of type 'int?' can't be assigned to a variable of type 'int'. 
        int b = count;
    }
}

这时，我们就需要使用 ! 来告诉编辑器，我确认这个值不会为空。

int b = count!; //不会报错

另一方面，从Flutter的单线程和Isolate特性的角度来看，执行到 int b = count; 时是不可能为空的，为什么还会报错呢？

因为 空安全 是语言机制，而非Flutter机制，在方法内使用成员变量时，并不能确保是否有其他线程对其进行了置空操作。（Flutter是支持多Isolate运行的）

其次，不考虑上面的情况，我们依然可以写出 空异常 的代码 :

class TestEntity{
    int? count;
    
        ...
        
    ///调用一个异步方法
    void doStuff() async {
        ...
        count = 0;
        trigerNullException();
        
        ...
    }
    
    
    Future trigerNullException() async {
        if(count == null) return ;
        
        //代码会等待1秒后，继续执行
        await Future.delayed(const Duration(seconds: 1), () {
            count = null;
        });
        // 此时将会抛出:
        // Unhandled Exception: Null check operator used on a null value
        int b = count!;
        
    }
    
}

Tip: 实际上这里的异步调度还是借助了其他线程(Engine层)。

诚然，上方代码Future.delayed()中的错误一目了然，但在实际开发过程中， 取而代之的可能是一个有着复杂调用链的方法（甚至多人负责的），那么我们就很难把控执行到int b = c!;时， count 不为空了。

空安全带来了什么？

在我看来，空安全为开发设计规范增加了 “法律效力”。

非空时，我们可以随意定义变量、参数和方法，

class A{

int a;

String txt;

double height;

    A(this.a, this.txt，{this.height});

    String generateContent({String rawTxt}) {
        return '$rawTxt : $height';
    }

}

对于使用者，我们只能通过参数类型必选参数 或 可选参数来判断是否为可空 (前提是双方遵守这个约定俗成的规矩)，而其核心与否就只能期盼注释的阐明了。

方法的使用，更是只能采取保守策略，对返回结果增加一些安全措施。再复杂一些的，就只能去找对应开发同学了~

空安全下，上述方式的编写风格，将会在开发阶段被标红，设计规范被强制化。

如：入参的要求和个数，设计时需要更为严谨和收敛，因为每一个变量我们都需要处理，否则将无法通过编译。

我们在定义类、参数变量及方法时可以（也需要）通过 空安全关键字 : ? 、 ! 、 required 、late 来告知使用者，哪些变量是核心(不仅限于非空)、而哪些不是；这个方法肯定能返回结果(非空)，那个方法可能返回结果 ,

String methodOne() {...}

String? methodTwo() {...}

而 开发工具(空安全) 则为这个规范得以被遵守提供了有力的保障（无法编译）。

这也算是被动提高了开发和使用规范。

一言以蔽之：分锅更为明确~ 哈哈哈

结语

最后，谢谢大家的阅读，如有错误欢迎指出。

Dart空安全 官方文档

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