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Flutter?Zone異常處理方法及基本原理_Android

作者：開中斷 ? 更新時間： 2023-03-16 編程語言

1. 認識Zone

Zone像一個沙盒，是我們代碼執行的一個環境。

我們的main函數默認就運行在Root Zone當中。

子Zone的構造有點像Linux中的進程，它支持從當前的Zone中Fork出一個子Zone：

Zone myZone = Zone.current.fork(...)

對于Zone而言，它有兩個構造函數：

ZoneSpecification
ZoneValues

ZoneSpecification：其實是Zone內部代碼行為的一個提取，我們可以通過它來為Zone設置一些監聽。

ZoneValues：Zone的變量，私有變量。

類似Linux 通過Fork創建的 myZone默認也具有源Zone的ZoneSpecification和ZoneValues。

1.1 ZoneValues

和Linux類似地，當Zone做Fork的時候，會將父Zone所持有的ZoneSpecification、ZoneValues會繼承下來，可以直接使用。并且是支持追加的，secondZone在firstZone的基礎之上，又追加了extra_values屬性，不會因為secondZone的ZoneValues就導致name屬性被替換掉。

Zone firstZone = Zone.current
    .fork(specification: zoneSpecification, zoneValues: {"name": "bob"});
Zone secondZone = firstZone.fork(zoneValues: {"extra_values": 12345});
secondZone.run(() {
  print(secondZone["name"]); // bob
  print(secondZone["extra_values"]); // 12345
}

我們可以使用Zone.current，訪問當前的代碼執行在哪一個Zone當中，默認情況下，代碼執行在Root Zone當中，后續會根據需求分化出多個Zone，也可以使用Zone.root訪問到RootZone的實例。

1.2 ZoneSpecification

和ZoneValues不同，ZoneValues支持追加不同的屬性，而ZoneSpecification只支持重寫，并且RootZone已經預設好了一系列的Zone中運行的規則，一旦我們重寫了ZoneSpecification的一些方法回調，之前的一些功能可能會消失。

這種基于配置對象的擴展方法和基于繼承的子類的重寫是不一樣的，該方法具有更強的擴展性，但是在類似于特性保留的機制上就明顯不如繼承來的方便，一旦重寫某個方法，該方法原有的特性需要重新實現一遍，否則原有的功能會消失。

如果你只重寫了其中的一個方法，那么其他方法不會被覆蓋，依然采用默認配置。

ZoneSpecification的構造方法中，包含非常多的參數，其中絕大多數都是以回Callback形式出現，首先來看看run系列的方法：

RunHandler? run,
RunUnaryHandler? runUnary,
RunBinaryHandler? runBinary,

其實這三個方法的區別在于參數，我們看看RunHandler、RunUnaryHandler和RunBinaryHandler的具體定義：

typedef RunHandler = R Function<R>(
    Zone self, ZoneDelegate parent, Zone zone, R Function() f);?
typedef RunUnaryHandler = R Function<R, T>(
    Zone self, ZoneDelegate parent, Zone zone, R Function(T arg) f, T arg);?
typedef RunBinaryHandler = R Function<R, T1, T2>(Zone self, ZoneDelegate parent,
    Zone zone, R Function(T1 arg1, T2 arg2) f, T1 arg1, T2 arg2);

不難發現，三者除了固定的：self、parent、zone之外，區別就在于

UnaryHandler和BinaryHandler提供了分別提供了一個參數、兩個參數的選項。這個參數的作用是提供給另外一個參數：f，類型是一個Function，顯然它是我們調用Zone.run方法傳進來的body參數，以RunHandler為例，我們對run做出如下的定義：

Zone secondZone = firstZone.fork(
    zoneValues: {"extra_values": 12345},
    specification: ZoneSpecification(
      run: <int>(self, parent, zone, f) {
        int output = f();
        return output;
      },
    ));

我們在外部調用secondZone.run(()=>...)時，就可以在run方法的開始、結尾做一些其他的事情了：

secondZone.run(body);// 執行
run: <int>(self, parent, zone, f) {
    // 1.
    print("before");
    int output = f();// 這里的f就是body，它是可執行的
    print("after");
    return output;
    // 2.
},

直覺告訴我，1/2之間的代碼應該是在Second Zone中執行的，但是打印一下Zone.root，我們發現實際上是在Root Zone中執行的，二者的HashCode相同。

// 在body內部打印的
body internal Zone:195048515 // 
Root Zone:195048515 // 
first Zone:700091970
second Zone:707932504

大致上去跟了一下代碼，發現默認的run方法的實現，被我們新編寫的run參數覆蓋掉了，所以會導致本該在secondZone中執行的body結果在Root Zone中執行。然后再run參數的注釋里，發現了這么一段話：

Since the root zone is the only zone that can modify the value of [current], custom zones intercepting run should always delegate to their parent zone. They may take actions before and after the call.

大致上的意思是：

因為Root Zone是唯一能夠修改Zone.current參數的Zone，所以自定義的Zone攔截run方法必須總是將方法交給它們的父Zone去代為處理。而run自己可以在run調用之前或者之后采取一些行動。

也就是說，我們不能直接return f();，而要把f()委托給parent來執行，像這樣：

secondZone.run(body);// 執行
?
run: <int>(self, parent, zone, f) {
    // 1.這里執行在Root Zone
    print("before");
    Function output = parent.run(self, () {
      // 這里執行在second Zone
      return f(); 
    });
    print("after");
    return output;
    // 2.
},

委托之后，由Root Zone去做統一的調度、Zone的切換。這樣，我們再去打印一下執行的Zone，發現正常了，secondZone.run方法（其實是被ZoneSpecification中的run指定的方法）的Zone仍然是Root Zone，而我們傳遞過去的任務被執行在了self之中，也就是SecondZone 當中，符合我們的預期：

current zone:692810917
body internal Zone:558922284
Root Zone:692810917
firstZone Zone:380051056
second Zone:558922284

額外地，可以牽出ZoneDelegate是做什么的，它允許子Zone，訪問父Zone的一些方法，與此同時保留自己額外的一些行為：綠框表示額外的行為，當Zone A調用Zone B的run時，它通常執行在調用者的Zone當中，也就是ZoneA。

1.3 通過runZoned快速創建Zone

Dart提供了runZoned方法，支持Zone的快速創建：

R runZoned<R>(R body(),
    {Map<Object?, Object?>? zoneValues,
    ZoneSpecification? zoneSpecification,
    @Deprecated("Use runZonedGuarded instead") Function? onError}) {

其中body、zoneValues、zoneSpecification都是老熟人了，關鍵在于它對于run方法的處理：

/// Runs [body] in a new zone based on [zoneValues] and [specification].
R _runZoned<R>(R body(), Map<Object?, Object?>? zoneValues,
        ZoneSpecification? specification) =>
    Zone.current
        .fork(specification: specification, zoneValues: zoneValues)
        .run<R>(body);

如果我們不顯式地傳遞一個ZoneSpecififation進來，fork時傳進去的是null，自然不會導致Specification被我們重寫，因此代碼能按照Dart默認的實現方式，運行在一個新的、Fork出來的Zone當中（至少能看出不是Root Zone）：

runZoned(() {
 &nbsp;print("body internal Zone:" + Zone.current.hashCode.toString());
 &nbsp;print("Root Zone:" + Zone.root.hashCode.toString());
});
?
// 打印結果
body internal Zone:253994638
Root Zone:1004225004

但是如果你像之前手動fork一樣，指定它的ZoneSpecification，又不把f委托給上層Zone處理，那么就會：

body internal Zone:44766141
Root Zone:44766141

2. 異步基本原理和異常捕獲

默認大家已經知道什么事單線程模型，以及Future的執行機制了，Dart的單線程模型和事件循環機制。

來看看這段簡單的代碼：

void asyncFunction() {
  print('1');
  Future((){
    print('2');
  }).then((e) {
    print('3');
  });
  print('4');
}

大家都知道，這段代碼的輸出的順序是：1423，它的大致流程是：

print 1
創建一個Future，并扔到Event Queue末尾
print 4
// 從Event Queue中取出，并執行下一個消息......
執行Future構造函數中的方法：->  print 2
print 2執行完成，即Future完成，回調它的then: ->  print 3

我們為他加上await和async，并稍作改造，寫成async、await的同步形式，同時刪掉4

void asyncFunction() async {
  print('1');
  await Future(() {
    print('2');
  })；
  print('3');
  print('4');
}

它的輸出是：1234，他所做的是：

print 1；
創建一個Future@1，并扔到Event Queue末尾；
// 從Event Queue中取出，并執行下一個消息......
取出Future@1，立刻執行它構造中的方法: -> print 2；
并將之后的代碼打包，重新放到Event Queue的末尾（這里一般會等待IO完成，之后就會去執行和這個回調）
執行完成之后，執行之后的代碼：
print 3;
print 4;

今天我們不是討論Async和Await的，就不再展開。

但是大家可以比較一下這兩次調用，發現第二種和第一種相比，第二種調用的代碼是會 “回來” 繼續執行的，而第一種的Future創建不搭配await/async的就好比脫韁的野馬，這種代碼我們并不關心它的結果，自然也不要求代碼在此await，執行起來就無法控制，但在Dart中我們也無法通過try/catch捕獲異常。

關鍵點在于：async + await是會回到異步阻塞的代碼處(await處)執行的。既然回來了，那么try/catch自然而然是能夠繼續監聽是否有異常拋出的。

而第一種的Future，即使我們在外面包裹上了try/catch，而Future的代碼卻是在未來的某個時間內，在Event Queue的末尾的某個位置解包執行的，上下文和try/catch所在的代碼并沒什么關聯，自然不能攔截到異常。我們可以從Stack Trace中看看這兩種代碼拋出異常時的執行棧：

左側是一種方法的執行棧，throwExceptionFunction()項相關的棧幀已經消失了，異常自然沒有辦法通過throwExceptionFunction()中的try/catch進行捕獲。

問題就出在這了，對于這種錯誤我們是否有辦法去捕獲呢？

答案仍然還是是今天的主題： Zone。

3. HandleUncaughtErrorHandler

雖然異步代碼的執行，可能會橫跨多個Event，讓代碼前后的上下文失去聯系，導致異常無法被正常捕獲，但是它仍然在一個Zone之內。

就像仙劍奇俠傳三中，李逍遙對景天說“邪劍仙（Exception）雖身處六界（Event）之外卻是在道（Zone）之內”。

Zone提供了一些特殊的編程接口，讓我們能夠對當前這個Zone沙盒內的未捕獲的異常進行集中處理。

它就是HandleUncaughtErrorHandler。作為ZoneSpecification的一個參數，它支持將Zone當中未被處理的錯誤統一歸到這里進行處理（Dart和Java不一樣，Dart的異常本身通常不會導致程序的退出），因此，常使用HandleUncaughtErrorHandler來做異常的統計、上報等等。

另外，因為Dart執行環境的單線程 + 事件隊列機制本身，Dart的try/catch對于異步代碼是無法處理的，如下的代碼異常會穿透（或者說根本不經過）try/catch后拋出，會在控制臺中留下紅色的報錯。

// Zone.run(()=>throwExceptionFunctino());
void throwExceptionFunction() {
  try {
    Future.delayed(const Duration(seconds: 1))
        .then((e) => throw("This is an Exception"));
  } catch (e) {
    print("an Exception has been Captured: ${e.toString()}");
  }
}

顯然，異步的異常并沒有被捕獲：

Unhandled exception:
This is an Exception
#0      throwExceptionFunction.<anonymous closure> (file:///Users/rEd/IdeaProjects/dartProjs/zone/bin/zone.dart:140:22)
#1      _rootRunUnary (dart:async/zone.dart:1434:47)
#2      _CustomZone.runUnary (dart:async/zone.dart:1335:19)
<asynchronous suspension>

但是我們改成這樣呢？

void throwExceptionFunction() async{
  try {
    await Future.delayed(const Duration(seconds: 1))
        .then((e) => throw ("This is an Exception"));
  } catch (e) {
    print("an Exception has been Captured: ${e.toString()}");
  }
}

我們對異步的方法throwExceptionFunction()加了await/async關鍵字。我們會發現異常，又能被捕獲了：

an Exception has been Captured: This is an Exception
Process finished with exit code 0

其實上文已經提到了是異步時Dart代碼上下文切換的原因，這里也不做過多的贅述了，我們像這樣，將我們的App包裹在一個額外的Zone里面，并在它的HandleUncaughtErrorHandler相關方法做如下定義：

void main() {
  runZoned(() => runApp(const MyExceptionApp()),
      zoneSpecification: ZoneSpecification(
          // print: (self, parent, zone, line) {},
          handleUncaughtError: (Zone self, ZoneDelegate parent, Zone zone,
              Object error, StackTrace stackTrace) {
            // 同樣將print代理給上層Zone，這樣就可以在上層捕獲到這些異常了。
            parent.print(self," ### \n $stackTrace \n ### ");
          }));
}

隨便找個地方拋出個異常：

floatingActionButton: FloatingActionButton(
  onPressed: () => Future((){
    throw ("ERROR!");
  }),
),

我們可以發現，異常在此處被HandleUncaughtErrorHandler集中捕獲了。

或者我們也可以使用runZoned自帶的回調來處理，而不是去自己重寫ZoneSpecification:

// runZonedGuarded替換runZoned
runZonedGuarded(() => runApp(const MyExceptionApp()),
    (Object error, StackTrace stack) {
  print('stack: $stack');
});

不過，我們去它內部看看，其實它還是HandleUncaughtErrorHandler實現的。

注意：如果重寫了ZoneSpecification的run相關的方法，可能會導致當前的Zone無法捕獲到異常，就像1.中所說的那樣，基于配置類的重寫將原有特性覆蓋掉了，導致當前代碼并不一定在我們直覺認為的Zone中執行。

這需要編寫者自己去解決這個問題，所以，如果沒有特殊的需求，一般不給Zone傳遞ZoneSpecification選項，如果要傳遞，需要去實現它，以保證相關的功能特性可用。

原文鏈接：https://juejin.cn/post/7121632521917333540

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Flutter?Zone異常處理方法及基本原理_Android

目錄

1. 認識Zone

1.1 ZoneValues

1.2 ZoneSpecification

1.3 通過runZoned快速創建Zone

2. 異步基本原理和異常捕獲

3. HandleUncaughtErrorHandler

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1.1 ZoneValues

1.2 ZoneSpecification

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