Isolates и параллелизм

Асинхронный код конкурентен, но не параллелен — он целиком выполняется в одном потоке. Настоящий параллелизм в Dart — это isolates: отдельная память, отдельный event loop, сообщения вместо общего состояния. Модель, в которой гонки данных невозможны по построению, ровно поэтому делает обмен данными неудобным.

Почему это важно. Любая тяжёлая для процессора работа на главном isolate подвешивает интерфейс, а зависший интерфейс пользователь читает как падение приложения. Достаточно разбора крупного ответа, изменения размера картинки или одной криптографической операции.

Что нужно понимать

• Медленное место ждёт или считает — isolate нужен только во втором случае
• Сколько стоит пересечь границу isolate и оправдывает ли работа эту цену
• Что можно передать в сообщении, а что нельзя
• Кому принадлежит состояние, когда ничего не разделяется
• Нужен ли ещё результат к моменту, когда он приходит

Основные темы

Модель

• Isolate как память плюс event loop, без разделяемого изменяемого состояния
• Передача сообщений: копирование против передачи владения
• Почему это избавляет от блокировок и чем приходится расплачиваться

Как это делают

• Isolate.run для разовой работы — обычный случай, и как правило этого хватает
• Долгоживущие isolates и порты для повторяющейся работы
• compute во Flutter и что под ним
• Что можно отправить и какие ошибки прилетают, когда нельзя

Как решают

• Сначала измерить: работа действительно упирается в процессор?
• Цена запуска isolate против объёма работы
• Пакетирование множества мелких задач вместо оплаты запуска для каждой
• Где платформа уже сделала это за вас

Рядом

• Параллелизм на сервере, где ограничения другие
• Web, где isolates ложатся на workers и правила меняются

Уровни

Уровень	Как это выглядит
Junior	Знает, что «асинхронно» не значит «параллельно». Использует compute, когда так сказали.
Middle	Находит профилировщиком работу, упирающуюся в процессор, уносит её с главного isolate и обрабатывает пути отказа.
Senior	Проектирует распределение работы — пул, пакетирование, отмену — и знает, когда isolate делает только хуже.

Практика

Для начала

• Найти подтормаживание Снять профиль экрана, который дёргается, и понять, уходит время на ожидание или на вычисления.

• Унести одну задачу Взять тяжёлый разбор или преобразование, запустить его через Isolate.run и измерить разницу.

• Намеренно сломать границу Попробовать отправить то, что отправить нельзя, и внимательно прочитать ошибку.

Глубже

• Оставить isolate жить Заменить повторяющиеся запуски долгоживущим isolate с портом и измерить.

• Отменить работу на ходу Сделать фоновую задачу такой, чтобы её можно было бросить, когда пользователь уходит с экрана.

• Решить по числам Найти случай, где isolate медленнее, чем то же самое на месте, и объяснить почему.

Проверьте себя

• Как вы отличаете в своём приложении работу, упирающуюся в процессор, от работы, упирающейся в ввод-вывод?
• Какая самая долгая синхронная операция выполняется сегодня на вашем главном isolate?
• Во что обходится отправка крупного объекта в другой isolate?
• Когда запуск isolate дороже самой работы?
• Как фоновая задача узнаёт, что она больше не нужна?
• Что из всего этого меняется в web?

Материалы

• Isolates — официальное руководство: Isolate.run, порты и точный перечень того, что может пересечь границу.
• Concurrency in Dart — модель, стоящая за isolates, и почему Dart выбрал сообщения вместо общей памяти. Читать до справочника по API, а не после.
• Flutter performance profiling — как вообще убедиться, что проблема в процессоре; именно этот шаг обычно пропускают по пути к isolate.
• compute — обёртка от Flutter; стоит прочитать, чтобы увидеть, насколько она тонкая.
• Introducing isolate groups — от команды Dart, о том почему запуск стал достаточно дешёвым, чтобы применять его не задумываясь.