Dart 编程简介

Flutter - Dart 编程入门 (包含空安全 Null Safety)

Flutter 应用使用 Dart 编程语言编写。Dart 是一种由 Google 开发的现代、面向对象、客户端优化的语言。它专为在任何平台（移动、Web、桌面、服务器）上构建快速应用而设计。理解 Dart 基础知识对于 Flutter 开发至关重要。

本章涵盖与 Flutter 相关的基本 Dart 概念，包括 Null Safety（空安全），这是一项重要的特性，旨在帮助防止 null 引用错误。

Dart 基本程序结构

每个 Dart 应用都必须有一个顶级的 main() 函数，它作为程序的入口点。

// 这是单行注释。

/*
 这是
 多行注释。
*/

// 应用的主要入口点。
void main() {
  // print() 用于在控制台输出。
  print('Hello, Dart!');
}

变量和数据类型

变量存储对值的引用。Dart 是类型安全的（type-safe），这意味着变量类型在编译时（如果使用 dynamic 则在运行时）进行检查。

声明变量

• 类型注解（Type Annotation）： 明确声明类型：

• var： Dart 根据初始值推断类型。一旦推断，类型就不能改变。

• dynamic： 允许变量类型在运行时更改。谨慎使用，因为它牺牲了类型安全。

空安全 (Null Safety)

Dart 的健全空安全（sound null safety）意味着变量不能持有 null，除非你明确允许它们持有。这显著减少了运行时 null 错误。

• 非空（默认）： 变量在使用前必须初始化，并且不能赋值为 null。

• 可空 (?)： 在类型后添加 ? 表示变量可以是 null。

• 空感知运算符（Null-aware Operators）：

• • ?. (条件访问 Conditional Access)：仅当对象非空时才访问属性/方法，否则返回 null。message?.length
• • ?? (If Null 运算符)：如果左侧表达式为 null，则提供一个默认值。String name = nullableName ?? 'Guest';
• • ??= (空感知赋值 Null-aware Assignment)：仅当变量当前为 null 时才赋值。count ??= 0;

• 断言运算符 (!)： 使用 ! 告诉 Dart 你确定表达式在运行时不会是 null。谨慎使用；如果它是 null，会抛出异常。

• int len = nullableString!.length; // 如果 nullableString 是 null，则抛出异常

• late 关键字： 用于声明在声明后初始化的非空变量。对于 Flutter 中在 initState 中初始化的实例变量非常有用。

• late String description;

• • 如果在初始化之前访问，会抛出错误。
• • 可以与 final 结合使用：late final String apiData;

常量 (final 和 const)

• final： 变量只能设置一次。其值在运行时确定。

• const： 将变量标记为编译时常量。值必须在编译时已知。const 对象是深度不可变的且规范化的（只创建一个实例并重复使用）。

内置类型

• 数字（Numbers）： int (任意大小的整数), double (64位浮点数)。两者都是 num 的子类型。
• 字符串（Strings）： UTF-16 码单元序列。使用单引号 ('...') 或双引号 ("...")。支持字符串插值 ($ 或 ${expression})。
• 布尔值（Booleans）： bool 类型，值为 true 和 false。
• 列表（Lists，Arrays）： 有序的对象集合。List<int> numbers = [1, 2, 3];
• 集合（Sets）： 无序的唯一项集合。Set<String> fruits = {'apple', 'banana', 'apple'}; // {'apple', 'banana'}
• 映射（Maps，Dictionaries）： 键值对集合。键必须唯一。Map<String, int> scores = {'Alice': 90, 'Bob': 85};
• Runes： 表示 Unicode 码点。
• Symbols： 用于反射的不透明标识符（在 Flutter 应用中较少见）。

String s1 = 'Single quotes work.'; // 单引号可用。
String s2 = "Double quotes also work."; // 双引号也可用。
String s3 = 'It\'s easy to escape.'; // 转义很简单。

int value = 10;
String interpolated = 'The value is $value.'; // 值为 10。
String calculated = 'Value times two is ${value * 2}.'; // 值乘以二为 20。

List<String> names = ['Ana', 'Bob', 'Charlie'];
print(names[0]); // 通过索引访问：Ana
names.add('David');

Map<String, String> capitals = {
  'USA': 'Washington D.C.',
  'UK': 'London'
};
print(capitals['UK']); // 通过键访问：London

函数

函数在 Dart 中是第一类对象（可以赋值给变量，作为参数传递）。

// 带类型注解的基本函数
int add(int a, int b) {
  return a + b;
}

// 单表达式函数的简写语法
double multiply(double x, double y) => x * y;

// 函数可以有可选参数
// 位置可选参数（使用 []）
String say(String from, String msg, [String? device]) {
  var result = '$from says $msg';
  if (device != null) {
    result = '$result with a $device';
  }
  return result;
}
// 调用示例：say('Bob', 'Hi') 或 say('Bob', 'Hi', 'smartphone')

// 命名可选参数（使用 {}）
void enableFlags({bool? bold, bool? hidden}) {
  print('Bold: ${bold ?? false}, Hidden: ${hidden ?? false}');
}
// 调用示例：enableFlags(bold: true) 或 enableFlags(hidden: false, bold: true)

// 命名必需参数（使用 'required' 关键字）
void printUser({required String name, int? age}) {
   print('User: $name, Age: ${age ?? 'Unknown'}');
}
// 调用示例：printUser(name: 'Alice') 或 printUser(name: 'Bob', age: 30)

void main() {
  print(add(5, 3)); // 8
  print(multiply(4.0, 2.5)); // 10.0

  print(say('Alice', 'Hello')); // Alice says Hello
  enableFlags(hidden: true);

  // 匿名函数（闭包）
  var numbers = [1, 2, 3];
  numbers.forEach((number) {
    print('Number: $number');
  });
}

控制流语句

Dart 支持标准的控制流：

• if/else
• for 循环 (包括 for-in)
• while 和 do-while 循环
• break 和 continue
• switch/case (Dart 的 switch 功能强大，支持任意对象，并且需要 break 或其他退出语句)
• assert (在开发阶段使用，如果布尔条件为 false 则中断执行。在生产代码中被禁用。)

void processScore(int score) {
  if (score >= 90) {
    print('Grade A'); // 成绩 A
  } else if (score >= 80) {
    print('Grade B'); // 成绩 B
  } else {
    print('Grade C or lower'); // 成绩 C 或更低
  }

  var list = [10, 20, 30];
  for (var item in list) {
    print(item);
  }

  for (int i = 0; i < 3; i++) {
    print('Index $i'); // 索引 $i
  }

  // Assert 示例 (仅在 debug 模式下工作)
  // assert(score > 0, 'Score must be positive'); // 断言：分数必须是正数
}

面向对象编程 (OOP)

Dart 是一种面向对象的语言，具有类和基于 Mixin 的继承。

• 类（Classes）： 对象的蓝图。使用 class 关键字。
• 构造函数（Constructors）： 用于创建类的实例（对象）的特殊函数。可以是无名构造函数、命名构造函数 (ClassName.namedConstructor()) 或工厂构造函数 (factory ClassName(...))。
• 字段（Fields，Instance Variables）： 类内部的变量。
• 方法（Methods）： 类内部的函数。
• 继承（Inheritance）： 使用 extends 继承另一个类。重写超类成员时使用 @override 注解。
• Mixins： 一种在多个类层次结构中复用代码的方式，无需深层继承。使用 mixin 关键字定义，使用 with 应用。
• 接口（Interfaces）： Dart 没有特定的 interface 关键字。每个类都隐式定义一个接口。使用 implements 来保证一个类提供了接口的成员。

class Vehicle {
  String model;
  int year;

  // 构造函数（赋值字段的简写）
  Vehicle(this.model, this.year);

  void honk() {
    print('Beep beep!'); // 哔哔！
  }

  @override
  String toString() => '$year $model'; // 返回年份和型号的字符串表示
}

class Car extends Vehicle {
  int numberOfDoors;

  // 调用超类构造函数
  Car(String model, int year, this.numberOfDoors) : super(model, year);

  // 重写方法
  @override
  void honk() {
    print('Honk honk!'); // 嘀嘀！
    super.honk(); // 可选地调用超类方法
  }
}

// Mixin 示例
mixin Electric {
  void charge() {
    print('Charging...'); // 充电中...！
  }
}

// 使用 Mixin 的类
class ElectricCar extends Car with Electric {
   ElectricCar(String model, int year) : super(model, year, 4);
}

void main() {
  var myCar = Car('Toyota Camry', 2022, 4);
  print(myCar); // 2022 Toyota Camry
  myCar.honk(); // Honk honk! Beep beep!

  var myElectricCar = ElectricCar('Tesla Model 3', 2023);
  myElectricCar.charge(); // Charging...
}

异步编程 (async, await, Future)

Dart 使用 Future 对象表示将来可用的值，并使用 async/await 关键字编写看起来同步的异步代码。

• Future<T>： 表示一个潜在的类型为 T 的值或错误，将在稍后完成。
• async： 将函数标记为异步函数；允许在其中使用 await。async 函数会自动将其返回值包装在 Future 中。
• await： 暂停执行，直到它等待的 Future 完成。只能在 async 函数内部使用。

// 模拟获取数据的函数（返回一个 Future）
Future<String> fetchData() {
  // 模拟网络延迟
  return Future.delayed(const Duration(seconds: 2), () => 'Data Fetched!'); // 数据已获取！
}

// 使用 async/await
Future<void> printData() async {
  print('Fetching data...'); // 正在获取数据...
  try {
    String data = await fetchData(); // 等待 Future 完成
    print(data);
  } catch (e) {
    print('Error fetching data: $e'); // 获取数据出错：$e
  }
}

// 使用 .then() 进行回调（替代方法）
void printDataWithThen() {
   print('Fetching data (using .then)...'); // 正在获取数据（使用 .then）...
   fetchData().then((data) {
     print(data);
   }).catchError((error) {
     print('Error fetching data: $error'); // 获取数据出错：$error
   });
}

void main() async { // main 函数可以是异步的
  await printData();
  print('Finished.'); // 已完成。
  // printDataWithThen(); // 如果不 await，这将并发运行
}

这涵盖了 Flutter 所需的 Dart 基础知识。随着你的进步，你将会遇到更高级的特性，如 Streams、Isolates 和 Generators。