Dartにおける非同期プログラミングとエラーハンドリング

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Dartにおける非同期プログラミング

Dartはシングルスレッド

DartはWebアプリ開発のために設計された言語なのでシングルスレッドで動作します。Dartの非同期プログラミングはシングルスレッドでのコールバックとハンドリングによって実現されます。

コールバック地獄

一般にコールバックは次のような入れ子地獄を容易に引き起こします。

asyncA((a) {
  asyncAToB(a, (b) {
    asyncBToC(b, (c) {
      asyncSetC(c, () {
        print("done");
      });
    });
  });
});

これはDartのように関数がオブジェクトである言語であればハンドラーに名前をつけることによって幾分か可読性は上がります。

handleSetC() => print("done"); 
handleBToC(c) => asyncDone(c, handleSetC);
handleAToB(b) => asyncBToC(b, handleBToC);
handleA(a) => asyncAToB(a, handleAToB);
asyncA(handleA);

しかし入れ子が無くなっても処理の流れは読みにくく、簡単とはいえません。

Futureによる非同期プログラミング

dart:asyncパッケージが提供するFutureは上記のような非同期プログラミングを簡潔に記述できるようにしてくれます。例えば上のコールバックはasyncAがFutureを返すようにすると次のように書き換えられます。

asyncA() // returns a Future
  .then(asyncAToB)
  .then(asyncBToC)
  .then(asyncSetC)
  .then((_) => print("done");

FutureはEcmaScriptでいうPromiseであり、コールバック・ハンドリングによる非同期プログラミングを簡単にしてくれます。

エラーハンドリングとZone

Futureの基本はthenとcatchErrorです。非同期処理が完了した時、値かエラーのどちらかが必ず返されます。値が返ってきた場合はthen、エラーが返ってきた場合はcatchErrorがコールバックされます。thenの内部でエラーが投げられた場合もcatchErrorにジャンプします。

void main() {
  var future = new Future(() => 1);
  future.then((_) => throw "error")
  .catchError((e) => print(e));
}

stdout

error

しかしFutureが入れ子になっていたらどうなるでしょうか？

void main() {
  var future = new Future(() => 1);

  future.then((_) {
    var innerFuture = new Future(() {
      throw "innerError";
    });
    throw "error";
  })
  .catchError((e) => print(e));
}

stdout

error
Unhandled exception:
Uncaught Error: innerError
Stack Trace:
...

これを実行すると、"innerError"はprintされず、ハンドリングされていないことがわかります。Futureの非同期処理はそれぞれ固有の Zone という範囲内で行われます。catchErrorはそのFutureが属しているZoneの内部で発生したエラーしかハンドルすることができません。ですので、"innerError"をハンドルするには次のように書く必要があります。

void main() {
  var future = new Future(() => 1);

  future.then((_) {
    var innerFuture = new Future(() {
      throw "innerError";
    }).catchError((e) => print(e));
    throw "error";
  })
  .catchError((e) => print(e));
}

しかし、runZonedを使うと、入れ子になったFutureも全て同じZoneで実行させることができます。runZonedの第一引数に渡した関数内で発生したエラーは全てonError引数でハンドルされます。

void main() {
  var future = new Future(() => 1);

  runZoned(() {
    future.then((_) {
      var innerFuture = new Future(() {
        throw "innerError";
      });
      throw "error";
    });
  }, onError: (e) => print(e)); 
}

stdout

error
innerError

このようにしてDartでは非同期プログラミングでもtry-catchのようにエラーハンドリングすることができます。