结构化编程语言-Dart
2013-12-16 14:19:39 
阿炯
Dart是一种基于类的可选类型化编程语言，设计用于创建Web应用程序，面向对象、带垃圾收集的类 C 语言。由Google主导开发，于2011年10月公开。Google称Dart的设计目标是为Web编程创造结构化但又富有灵活性的语言；编程方法一目了然，符合程序员的自然习惯，易于学习，能在所有浏览器和不同环境中实现高性能。它的开发团队由Google Chrome浏览器V8引擎团队的领导者拉尔斯·巴克主持，目标在于成为下一代结构化Web开发语言，类似JavaScript。Dart也是一种面向对象语言，但是它采用基于类编程，只允许单一继承，语法风格接近C语言。采用BSD协议授权。维基百科对其的定义是：“Dart 是谷歌开发的一种通用编程语言，后被 Ecma 认定为标准（ECMA-408），被用于构建 Web、服务器、桌面和移动应用程序。”
Dart代码以两种方式执行，一种是原生虚拟机，一种是JavaScript引擎，用编译器将Dart代码翻译成JavaScript代码。这允许程序员在Dart中创建Web应用，编译后在任何浏览器上运行。Dart语言官网提供了名叫Dartboard的在线应用，让感兴趣的开发者在线上编程和运行。ECMA已经成立技术委员会TC52展开标准化Dart的工作，同时由于Dart能够被编译成标准的JavaScript，它能够有效地在所有现代浏览器上运行。2014年7月，ECMA的第107次全体大会通过了第一版Dart语言规范。
在2011年10月10日的 GOTO 大会上，谷歌的两位工程师发布了“Dart”，旨在帮助开发者构建 Web 应用程序。1.0于2013年11月14日发布，曾经踌躇满志地想要取代 JavaScript 成为 Web 开发的首选语言；然而不久后，谷歌放弃了这个想法。因为 Dart 不仅仅在语言本身，包括它的整个生态圈，都比 JavaScript 落后一大截。Dart 开发团队转而求其次，在可以被编译成 JavaScript 的同时，Dart 在 2.0 版本中也针对 Web 和移动客户端开发进行了独特优化，从而能让它更好地满足客户端开发人员的需求；而在谷歌内部， AdWords、AdSense 和 Fiber 项目团队都把 Dart 融入其前端应用开发。而随着跨平台移动 UI 框架 Flutter 的走红，作为 Flutter 的御用开发语言，Dart 也一时名声大噪。多年来已经有不少其他公司用 Dart 来构建自己的关键性应用程序。
示例代码：
class Point {
Point(this.x, this.y);
distanceTo(Point other) {
var dx = x - other.x;
var dy = y - other.y;
return Math.sqrt(dx * dx + dy * dy);
}
var x, y;
}
main() {
Point p = new Point(2, 3);
Point q = new Point(3, 4);
print('distance from p to q = ${p.distanceTo(q)}');
}
根据 Stack Overflow 开展的 2022 年开发者调查显示，Dart 目前在编程语言领域的流行度排名第 16 位。在近 72000 名受访者中约有 6.54% 正在使用 Dart；相比之下，9.16% 的受访者正在使用 Kotlin（第 15 位），9.32% 在使用 Rust（第 14 名），11.15% 的人在使用 Go（第 13 名）。苹果的 Swift 编程语言排在第 19 位，占比 4.91%。在全部受访者当中，应用最广的编程语言是 JavaScript，这位冠军的覆盖率达到了惊人的 65.36%。
Flutter
Flutter是一个由谷歌开发的开源移动应用软件开发工具包，用于为Android、iOS、Windows、macOS、Linux Desktop、Google Fuchsia开发应用，使用Dart语言开发也同在BSD协议下授权使用。
Flutter第一个版本支持Android操作系统，开发代号称作“Sky”。 它于2015年4月的Flutter开发者会议上被公布，宣称其目标为实现120FPS的渲染性能。在上海Google Developer Days的主题演讲中，Google宣布了Flutter Release Preview 2，这是Flutter 1.0之前的最后一个重要版本。2018年12月4日，Flutter 1.0在Flutter Live活动中发布，是该框架的第一个“稳定”版本。2019年12月11日，在Flutter Interactive活动上发布了Flutter 1.12，宣布Flutter是第一个为环境计算设计的UI平台。2022年5月12日，在 Google I/O 2022 发布了 Flutter 3，正式支持了 Windows、macOS、Linux 等操作系统。
主要组成部分包括：
Dart平台
Flutter引擎
基础库
定制化设计语言的组件
Flutter DevTools
Dart平台
Flutter是使用Dart语言编写，并利用该语言的许多高级功能。在Windows、macOS和Linux上，Flutter在Dart虚拟机中运行，该虚拟机具有即时编译执行引擎。在编写和调试应用时，Flutter使用即时编译功能进行“热重载”(Hot Reload)，可以将对源文件的修改注入正在运行的应用中。Flutter通过支持有状态的热重载来扩展此功能，在大多数情况下，对源代码的更改可以立即在运行的应用中反映出来，而无需重新启动或丢失任何状态。Flutter应用的发布版本在Android和iOS上都进行了提前（AOT, Ahead Of Time）编译，使Flutter在移动设备上可以高性能地运行。
Flutter 引擎
Flutter的引擎主要使用C++开发，通过Google的Skia图形库提供底层渲染支持，亦提供平台相关的SDK，例如Android和iOS。Flutter引擎是用于托管Flutter应用的可移植的运行环境。它实现了Flutter的核心库，包括动画和图形、文件和网络I/O、可访问性支持、插件架构以及Dart运行环境和编译工具链。大多数开发人员将通过Flutter框架与Flutter进行交互，该框架提供了一个现代、响应式的框架，以及一组丰富的平台、布局和基础组件。
基础库
基础库由Dart编写，提供了用Flutter构建应用所需的基本的类和函数，例如与引擎通讯的API。Flutter是通过组织、创建不同的组件完成用户界面设计的。在Flutter中，一个组件代表用户界面中不可变的一部分；包括文本、多边形以及动画在内的所有图形都是用组件创建的。复杂的组件由简单的组件结合而成。
Dart 3将在2023年成为100%健全的空安全语言
Dart 语言即将告别 null 值，开发者们必须在 Dart 3 正式到来之前调整自己的代码。2022年12月中旬消息，在 Dart 编程语言的第三个主要版本于 2023 年年中首度亮相时，将不允许在非必要位置使用 null 值。在该上下文中，null 代表一个赋值，用于表示不存在值或引用的对象。Null 引用最早可以追溯到 1964 年左右，当时英国计算机科学家 Tony Hoare 在 ALGOL 语言家族中引入了这个概念。他认为这是个“价值十亿美元的错误”，这里指的是修复此错误将要耗费的时间和金钱总值。这个判断相当精准，毕竟时至今日 null 仍然相当令人头痛。从 2.12 版本开始，Dart 逐渐获得了健全的 null 安全性支持——一种防止对被设定为 null 的变量进行错误访问的方式。虽然出手修复，但 Dart 仍然保留了不加 null 安全（或部分 null 安全）保护直接运行代码的模式。但从 Dart 3 开始，这些非最优解将彻底消失。
让 Dart 成为更安全的编程语言
不少现代编程语言都支持 null 安全（也称空安全），解决的是 null 引用的问题。Tony Hoare 曾将其称为一个价值十亿美元的错误：“这导致了无数的错误、漏洞和系统崩溃，在过去四十年间造成了价值十亿美元的痛苦和损失。”为了解决这个问题，Swift、C# 和 Kotlin 等语言开始支持一种类型系统，开发者可以在其中将变量声明为非 null（永远不能保存为 null 值）或可 null（可以保存为 null 值）。这个类型系统可以与静态分析配合使用，检测是否将 null 赋值给了不可为 null 的变量。Dart 语言中的 null 安全支持也采取类似的模式，默认情况下变量不可为 null，仅在显式声明时才允许为 null。在此基础上Dart更进一步，引入了健全 null 安全机制，这种健全机制保证，意味着不可为 null 的变量永远不会被赋予 null 值。
并不是每种语言的 null 安全实现都能如此稳定：Swift 在设计之初就考虑到了健全性；TypeScript 本质上并不健全，因为其底层类型系统允许将任何对象视为任意静态类型。所以在 TypeScript 当中，开发者其实仍可以将 null 值分配给非 null 变量。至于C#出于使用习惯和避免迁移所有当前代码的考虑，其中仍保留了几个例外。Kotlin 同样存在几个不合理的例外，部分原因是为了保持与 Java 的互操作性。举例来说，泛型类型可能导致声明包含非 null 元素的列表中流入 null 值。Dart 与 Flutter 产品经理 Michael Thomsen 发布博文解释称，“下个版本 Dart 3 将彻底完成通往绝对 null 安全语言的发展之旅。作为旅程的最后一步，将删除各个遗留 Dart 语言及 SDK 工件，不再支持非 null 安全条件下的运行模式。”
迁移到 Dart 3
但这一切也是有代价的。如果没有健全的 null 安全，由 2.12 或更早版本生成的带有 SDK 约束设置的 pubspec 文件（Dart 包的元数据）将根本无法兼容 Dart 3：“在 Dart 3 中，健全 null 安全将成为唯一受支持的模式。使用 2.12 及更早 SDK 约束版本的 pubspec 文件将无法在 Dart 3 或后续版本中正常解析。当约束设置为小于 2.12（例如 e.g. // @dart=2.9）时，任何包含语言标记的源代码都将报错。”
自 2.12 版本起，Dart 语言引入 null 安全已经有三年时间了，Dart 语言开发团队也意识到迁移现有 Dart 包和应用程序所造成的影响。为了降低迁移门槛，Dart 支持以三种方式运行应用程序代码，首先，可以在不启用 null 安全的前提下运行，也可以在启用部分 null 安全的混合模式下运行，最后可以在采取健全 null 安全的情况下运行。当代码 100%（包括所有依赖项）完成迁移时，即可实现健全 null 安全。如此一来，Dart 开发者就有时间一步步完成代码迁移。但请注意，支持多种模式也会增加维护开销和代码复杂度。
首先，Dart 开发者应当了解这三种模式选项。在阅读一段 Dart 代码时，首先应检查语言版本，据此判断类型会被默认为非 null、默认为可 null 或者二者兼有。其次，编译器和运行时若支持全部三种模式，则会拖慢 Dart SDK 的开发速度。这意味着新功能的添加成本和复杂度都会随之提升。关于迁移的更多信息，谷歌也提供了参考迁移指南。
根据 Thomsen 的解释，约有 85% 的 Flutter 代码（用 Dart 编写而成）能够直接支持健全 null 安全。而对于余下的 15% 应用程序和软件包，开发者们必须在 Dart 3 正式到来之前调整自己的代码（please migrate before Dart 3 ships）。大型代码库的迁移可能需要一些时间。目前，德国汽车制造商宝马公司最近刚刚对其 MyBMW 应用进行了一轮 null 安全代码修订。这是一款由约 300 人开发者团队用 Flutter 构建的大规模应用程序。宝马公司移动应用开发主管 Christian Schmid 表示，“虽然对于像 MyBMW 应用这样的大型代码库来说，null 安全迁移工作并非易事，但谷歌提供的工具确实在迁移中给了我们很大帮助。在迁移完成之后，我们终于得到了一套更不容易出错的代码库。”
在 Dart 3 发布之后，该语言的下一个重要里程碑可能是支持将 Dart 代码编译为 Wasm，这样Flutter Web应用程序就能在浏览器中以本机代码的形式运行；当然这项工作需要 W3C 和浏览器开发商合作，通过 WasmGC 扩展让 Wasm 能够支持各类垃圾收集语言（包括 Dart）。
最新版本：2
Dart 2.12 已于2021年3月初发布，此版本带来了稳定的空类型安全声明 (sound null safety) 和 Dart FFI。空类型安全声明可帮助开发者避免 null 错误——这类错误往往很难被发现；FFI (Foreign Function Interface) 是一种互操作性机制，开发者可通过它调用使用 C 语言编写的现成代码，例如调用 Windows Win32 API。
空类型安全声明 (sound null safety)
这是自 Dart 2.0 引入声明类型系统 (sound type system) 以来，对 Dart 语言最大的补充。空类型安全 (null safety) 进一步增强了类型系统，让开发者在开发阶段即可捕获 null 错误，从而防止在生产环境出现崩溃，毕竟 null 错误是导致应用崩溃的常见原因。Dart 的空类型安全支持基于三条核心原则：
默认情况下不可为空、逐步采用空类型安全声明、完全空类型安全声明
Dart FFI，用于将 C 类库与 Dart 集成
Dart FFI 让开发者能够利用 C 类库中现成的代码，以实现更好的可移植性，并且通过与高度调整的 C 语言代码集成以执行对性能要求较高的任务。从 Dart 2.12 开始，Dart FFI 已经脱离 beta 阶段，并被认为是稳定功能，可用于生产环境。此外还新增了嵌套结构和按值传递结构。
嵌套结构
C API 通常使用嵌套结构——即本身包含结构体的结构，示例如下：
struct Wheel {
int spokes;
};
struct Bike {
struct Wheel front;
struct Wheel rear;
int buildYear;
};
从 Dart 2.12 开始，FFI 也已支持嵌套结构。
按值传递结构
开发者可以在 C 语言代码中按引用和按值传递结构。FFI 以前仅支持按引用传递，但从 Dart 2.12 开始，开发者可以按值传递结构。这是两个同时通过引用传递和值传递的 C 函数的示例：
struct Link {
double value;
Link* next;
};
void MoveByReference(Link* link) {
link->value = link->value + 10.0;
}
Coord MoveByValue(Link link) {
link.value = link.value + 10.0;
return link;
}
发布公告还详细介绍了 FFI 的其他内容，详情点此查看。
最新版本：3
Dart 3 现已于2023年5月中旬发布，这是迄今为止最大的 Dart 版本，包含了三个主要改进：完成了 100% 健全的空安全；添加了记录、模式和类修饰符的新语言特性；以及对未来进行了预览，即，通过 Wasm 编译扩大了对网络原生代码的平台支持。
百分百健全的空安全
Dart 3 已经成为了一种 100% 健全的空安全语言。该特性为 Dart 带来了健全的类型系统。如果一个类型说一个值不是 null，那么它永远不可能是 null。这避免了某些类别的编码错误，例如空指针异常。它还允许编译器和运行时以没有空安全性无法实现的方式优化代码。虽然这种设计会使得迁移变得有点困难，但开发团队认为，他们为 Dart 做出了正确的选择。预计绝大多数已迁移到 null safety 的包和应用程序都可以与 Dart 3 一起使用。在少数情况下，Dart 3 中的少量相关清理可能会影响某些代码。一些旧的核心库 API 已被删除并且一些工具已被调整。如果用户在迁移到使用 Dart 3 SDK 时遇到任何问题，可查阅 Dart 3 迁移指南。
主要语言特性 —— 记录、模式和类修饰符
Dart 3 不仅仅是基于现有基础作出改变，它还涉及添加重要的新特性和功能。
使用记录构建结构化数据
借助记录可以使用简洁明了的语法构建结构化数据。
( String , int ) userInfo( Map < String , dynamic > json) { return (json[ 'name' ] as String , json[ 'height' ] as int ); }
记录是值类型，没有标识。这使得编译器能够在某些情况下完全擦除记录对象。记录还带有自动定义的 == 运算符和 hashCode 函数。更多详细信息可查看文档。
用模式和模式匹配来处理结构化数据
记录简化了构建结构化数据的方式。这不会取代使用类来构建更正式的类型层次结构。它只是提供了另一种选择。在任何一种情况下，你都可能希望将该结构化数据分解为单独的元素以使用它们。这就是模式匹配发挥作用的地方。考虑模式的基本形式。以下记录模式将记录解构为两个新变量 name 和 height。然后可以像任何其他变量一样使用这些变量，例如调用 print 时：
var (String name, int height) = userInfo({'name': 'Michael', 'height': 180});
print('User $name is $height cm tall.');
类似的模式也存在于 lists 和 maps 中。对于所有这些，你可以使用下划线模式跳过单个元素：
var (String name, _) = userInfo(…);
Dart 3 中还扩展了 switch 语句的功能和表现力。现在已经消除了在每个案例末尾添加 break 的需要，还支持逻辑运算符来组合案例。
模式的一个强大功能是能够检查 “exhaustiveness”，此功能可确保 switch 可以处理所有可能的情况。
sealed class Animal { … }
class Cow extends Animal { … }
class Sheep extends Animal { … }
class Pig extends Animal { … }
String whatDoesItSay(Animal a) =>
switch (a) { Cow c => '$c says moo', Sheep s => '$s says baa' };
这将返回以下错误，提醒错过了最后一个可能的子类型 Pig 的处理：
line 6 • The type 'Animal' is not exhaustively matched by the switch cases
since it doesn't match 'Pig()'.
if 语句也可以使用模式：
final json = {'name': 'Michael', 'height': 180};
// Find Michael's height.
if (json case {'name': 'Michael', 'height': int h}) {
print('Michael is $h cm tall.');
} else {
print('Error: json contains no height info for Michael!');
}
更多详情可查看 patterns documentation 和 patterns codelab。
具有类修饰符的类的细粒度访问控制
Dart 3 的第三个语言特性是类修饰符。与期望每个 Dart 开发人员都使用的记录和模式不同，这更像是一个高级用户功能。它满足了 Dart 开发人员制作大型 API 表面或构建企业级应用程序的需求。类修饰符使 API 作者能够仅支持一组特定的功能。默认值保持不变。开发团队希望 Dart 保持简单易用。因此像以前一样，可以构造、扩展和实现常规类，如以下示例所示：
class Vehicle {
String make; String model;
void moveForward(int meters) { … }
}
// Construct.
var myCar = Vehicle(make: 'Ford', model: 'T',);
// Extend.
class Car extends Vehicle {
int passengers;
}
// Implement.
class MockVehicle implements Vehicle {
@override void moveForward …
}
类修饰符支持在此基础上添加限制，考虑一些示例用例：
使用 interface class，你可以定义一个契约供其他人实施。不能扩展接口类。
使用 base class，你可以确保类的所有子类型都继承自它，而不是实现它的接口。这确保私有方法在所有实例上都可用。
使用 final class，你可以关闭类型层次结构以防止你自己的库之外的任何子类。作为一个 sample 好处，这允许 API 所有者添加新成员，而不会冒破坏 API 使用者更改的风险。
展望未来
查看 Dart 3 之后的次要版本是否需要对记录、模式和类修饰符进行更新。研究一些更小、更增量的功能，这些功能完全不具破坏性，并且专注于提高开发者的生产力，而没有迁移成本。正在探索的两个示例是用于使用零成本 “wrappers” 以包装现有类型的内联类，和 primary constructors，它引入了一种更简洁的语法来定义具有几个字段和一个 primary constructor 的类。关注宏（也称为元编程），以便更好地反序列化 JSON（和类似的），并启用数据类。目前已经支持用 dart:fi 编译成 C 库的代码的互操作。正在努力将其扩展到支持 Android 上的 Java 和 Kotlin 互操作，以及 iOS/MacOS 上的 Objective C 和 Swift 互操作。编译为 WebAssembly —— 使用 native code 定位 web。
更多详情可查看官方发行公告。
Dart 3.2 现已于2023年12月中旬发布。该版本针对以下方面做出了改进：新增了一项语言功能，可对私有 final 字段进行非空升级；通过新增的互操作功能改善了开发者体验；支持 DevTools 的扩展程序；并更新了 Web 路线图，包括提供对 Wasm (又名 WebAssembly) 的支持。
私有 final 字段的非空升级
自 Dart 2.12 中引入健全的空安全 (sound null safety) 以来已过去几年时间。Dart 3.2 中改进了流程分析引擎，以便够对私有 final 字段实施类型升级。可以这样理解：对于私有 final 字段，它的值在初始分配后永不更改，因此仅检查一次也是安全的。私有 final 字段升级从 Dart 3.2 起推出，并将应用于配置 3.2 及以上版本 Dart SDK 的项目。
在 package:lints 3.0 中加入新的代码分析选项
针对代码分析，还对 package:lints 中的标准代码分析规则进行了一些改进。package 包含默认和推荐的静态分析规则集，适用于任何根据 dart create 或 flutter create (通过 package:flutter_lints — package:lints 的扩展) 创建的新项目。lint 集新的主要版本 (版本 3.0) 现已推出。项目团队在此修订版的核心集中添加了六个 lint，在推荐集中添加了两个 lint，可用于验证 pubspec URL，以及验证是否使用正确的参数调用集合方法等。
Dart 互操作性更新
从 Dart 3.2 开始，对原生互操作进行了许多改进:
1.为 C FFI 引入了 NativeCallable.isolateLocal 构造函数，它可以根据任意 Dart 函数创建 C 函数指针。这是一项由 Pointer.fromFunction 提供的扩展功能，只能根据顶级函数创建函数指针。
2.更新了 Objective-C 绑定生成器，以使用在 Dart 3.1 中添加的 NativeCallable.listener。该生成器现在可以自动处理包含异步回调的 API，例如 Core Motion 这类此前需要手动编写部分绑定代码的 API。
3.为实现 Java 和 Kotlin 互操作而持续改进 package:jnigen。现在能够将 package:cronet_http (适用于 Android 的 Cronet HTTP 客户端的封装容器) 从手写的绑定代码迁移到自动生成的封装容器。
4.在 Native Assets 功能方面取得了重大进展，该功能旨在解决与依赖原生代码的 Dart package 分发相关的许多问题。Native Assets 提供统一的钩子来集成构建 Flutter 和独立 Dart 应用所涉及的各种构建系统，从而解决相关问题。您可以查看相关文档获取预览。
适用于 Dart package 的 DevTools 扩展程序
Dart DevTools 是一套用于支持纯 Dart 和 Flutter 应用的调试及性能工具。项目团队在 Dart 3.2 和 Flutter 3.16 中推出了新的扩展框架，让 package 作者能够直接在 DevTools 中为其 package 构建自定义工具。因此包含框架的 pub.dev package 能够提供特定于其用例的自定义工具。“例如，Serverpod 的作者一直在努力为其 package 构建 DevTools，并且很高兴在即将发布的 1.2 版本中提供 DevTools 扩展程序。”
Dart Web 和 Wasm 更新
项目团队正在将高级托管语言 (如 Dart) 的垃圾回收功能添加到 Wasm 标准中。Dart-to-Wasm 编译器几乎配备所有功能。“我们对性能和兼容性非常满意，正在进一步关注边缘情况，以确保在各种场景中实现畅快运行。”
对于 Flutter Web 则完成了一个新的 "Skwasm" 渲染引擎开发。为了最大限度提高性能，Skwasm 通过 wasm-to-wasm 绑定，将编译后的应用代码直接连接到自定义 CanvasKit Wasm 模块。这是 Flutter Web 多线程渲染支持的首次迭代，进一步提高了帧时间。在采用 Wasm 的 Flutter Web 准备结束目前的实验状态之前还计划：
1.双重编译：生成 Wasm 和 JavaScript 输出，并在运行时启用功能检测，以支持具备或不具备 Wasm-GC 支持的浏览器。
2.现代 JavaScript 互操作性：一种新的基于扩展类型的 JS 互操作机制，当针对 JavaScript 和 Wasm 时，可以在 Dart 代码、浏览器 API 和 JS 库之间实现简洁的、类型安全的调用。
3.支持 Wasm 的浏览器 API：新的 package:web，基于现代 JS 互操作机制，取代了 dart:html (及相关库)，借此可轻松访问浏览器 API，并且支持在 JS 和 Wasm 目标上使用。
目前，其正在开始将大量的内部项目迁移到 package:web 和新的 JS 互操作机制，并希望在下一个稳定版本中向用户提供更多更新。
官方主页：https://www.dartlang.org/
Dart代码以两种方式执行，一种是原生虚拟机，一种是JavaScript引擎，用编译器将Dart代码翻译成JavaScript代码。这允许程序员在Dart中创建Web应用，编译后在任何浏览器上运行。Dart语言官网提供了名叫Dartboard的在线应用，让感兴趣的开发者在线上编程和运行。ECMA已经成立技术委员会TC52展开标准化Dart的工作，同时由于Dart能够被编译成标准的JavaScript，它能够有效地在所有现代浏览器上运行。2014年7月，ECMA的第107次全体大会通过了第一版Dart语言规范。
在2011年10月10日的 GOTO 大会上，谷歌的两位工程师发布了“Dart”，旨在帮助开发者构建 Web 应用程序。1.0于2013年11月14日发布，曾经踌躇满志地想要取代 JavaScript 成为 Web 开发的首选语言；然而不久后，谷歌放弃了这个想法。因为 Dart 不仅仅在语言本身，包括它的整个生态圈，都比 JavaScript 落后一大截。Dart 开发团队转而求其次，在可以被编译成 JavaScript 的同时，Dart 在 2.0 版本中也针对 Web 和移动客户端开发进行了独特优化，从而能让它更好地满足客户端开发人员的需求；而在谷歌内部， AdWords、AdSense 和 Fiber 项目团队都把 Dart 融入其前端应用开发。而随着跨平台移动 UI 框架 Flutter 的走红，作为 Flutter 的御用开发语言，Dart 也一时名声大噪。多年来已经有不少其他公司用 Dart 来构建自己的关键性应用程序。
示例代码：
class Point {
Point(this.x, this.y);
distanceTo(Point other) {
var dx = x - other.x;
var dy = y - other.y;
return Math.sqrt(dx * dx + dy * dy);
}
var x, y;
}
main() {
Point p = new Point(2, 3);
Point q = new Point(3, 4);
print('distance from p to q = ${p.distanceTo(q)}');
}
根据 Stack Overflow 开展的 2022 年开发者调查显示，Dart 目前在编程语言领域的流行度排名第 16 位。在近 72000 名受访者中约有 6.54% 正在使用 Dart；相比之下，9.16% 的受访者正在使用 Kotlin（第 15 位），9.32% 在使用 Rust（第 14 名），11.15% 的人在使用 Go（第 13 名）。苹果的 Swift 编程语言排在第 19 位，占比 4.91%。在全部受访者当中，应用最广的编程语言是 JavaScript，这位冠军的覆盖率达到了惊人的 65.36%。
Flutter
Flutter是一个由谷歌开发的开源移动应用软件开发工具包，用于为Android、iOS、Windows、macOS、Linux Desktop、Google Fuchsia开发应用，使用Dart语言开发也同在BSD协议下授权使用。
Flutter第一个版本支持Android操作系统，开发代号称作“Sky”。 它于2015年4月的Flutter开发者会议上被公布，宣称其目标为实现120FPS的渲染性能。在上海Google Developer Days的主题演讲中，Google宣布了Flutter Release Preview 2，这是Flutter 1.0之前的最后一个重要版本。2018年12月4日，Flutter 1.0在Flutter Live活动中发布，是该框架的第一个“稳定”版本。2019年12月11日，在Flutter Interactive活动上发布了Flutter 1.12，宣布Flutter是第一个为环境计算设计的UI平台。2022年5月12日，在 Google I/O 2022 发布了 Flutter 3，正式支持了 Windows、macOS、Linux 等操作系统。
主要组成部分包括：
Dart平台
Flutter引擎
基础库
定制化设计语言的组件
Flutter DevTools
Dart平台
Flutter是使用Dart语言编写，并利用该语言的许多高级功能。在Windows、macOS和Linux上，Flutter在Dart虚拟机中运行，该虚拟机具有即时编译执行引擎。在编写和调试应用时，Flutter使用即时编译功能进行“热重载”(Hot Reload)，可以将对源文件的修改注入正在运行的应用中。Flutter通过支持有状态的热重载来扩展此功能，在大多数情况下，对源代码的更改可以立即在运行的应用中反映出来，而无需重新启动或丢失任何状态。Flutter应用的发布版本在Android和iOS上都进行了提前（AOT, Ahead Of Time）编译，使Flutter在移动设备上可以高性能地运行。
Flutter 引擎
Flutter的引擎主要使用C++开发，通过Google的Skia图形库提供底层渲染支持，亦提供平台相关的SDK，例如Android和iOS。Flutter引擎是用于托管Flutter应用的可移植的运行环境。它实现了Flutter的核心库，包括动画和图形、文件和网络I/O、可访问性支持、插件架构以及Dart运行环境和编译工具链。大多数开发人员将通过Flutter框架与Flutter进行交互，该框架提供了一个现代、响应式的框架，以及一组丰富的平台、布局和基础组件。
基础库
基础库由Dart编写，提供了用Flutter构建应用所需的基本的类和函数，例如与引擎通讯的API。Flutter是通过组织、创建不同的组件完成用户界面设计的。在Flutter中，一个组件代表用户界面中不可变的一部分；包括文本、多边形以及动画在内的所有图形都是用组件创建的。复杂的组件由简单的组件结合而成。
Dart 3将在2023年成为100%健全的空安全语言
Dart 语言即将告别 null 值，开发者们必须在 Dart 3 正式到来之前调整自己的代码。2022年12月中旬消息，在 Dart 编程语言的第三个主要版本于 2023 年年中首度亮相时，将不允许在非必要位置使用 null 值。在该上下文中，null 代表一个赋值，用于表示不存在值或引用的对象。Null 引用最早可以追溯到 1964 年左右，当时英国计算机科学家 Tony Hoare 在 ALGOL 语言家族中引入了这个概念。他认为这是个“价值十亿美元的错误”，这里指的是修复此错误将要耗费的时间和金钱总值。这个判断相当精准，毕竟时至今日 null 仍然相当令人头痛。从 2.12 版本开始，Dart 逐渐获得了健全的 null 安全性支持——一种防止对被设定为 null 的变量进行错误访问的方式。虽然出手修复，但 Dart 仍然保留了不加 null 安全（或部分 null 安全）保护直接运行代码的模式。但从 Dart 3 开始，这些非最优解将彻底消失。
让 Dart 成为更安全的编程语言
不少现代编程语言都支持 null 安全（也称空安全），解决的是 null 引用的问题。Tony Hoare 曾将其称为一个价值十亿美元的错误：“这导致了无数的错误、漏洞和系统崩溃，在过去四十年间造成了价值十亿美元的痛苦和损失。”为了解决这个问题，Swift、C# 和 Kotlin 等语言开始支持一种类型系统，开发者可以在其中将变量声明为非 null（永远不能保存为 null 值）或可 null（可以保存为 null 值）。这个类型系统可以与静态分析配合使用，检测是否将 null 赋值给了不可为 null 的变量。Dart 语言中的 null 安全支持也采取类似的模式，默认情况下变量不可为 null，仅在显式声明时才允许为 null。在此基础上Dart更进一步，引入了健全 null 安全机制，这种健全机制保证，意味着不可为 null 的变量永远不会被赋予 null 值。
并不是每种语言的 null 安全实现都能如此稳定：Swift 在设计之初就考虑到了健全性；TypeScript 本质上并不健全，因为其底层类型系统允许将任何对象视为任意静态类型。所以在 TypeScript 当中，开发者其实仍可以将 null 值分配给非 null 变量。至于C#出于使用习惯和避免迁移所有当前代码的考虑，其中仍保留了几个例外。Kotlin 同样存在几个不合理的例外，部分原因是为了保持与 Java 的互操作性。举例来说，泛型类型可能导致声明包含非 null 元素的列表中流入 null 值。Dart 与 Flutter 产品经理 Michael Thomsen 发布博文解释称，“下个版本 Dart 3 将彻底完成通往绝对 null 安全语言的发展之旅。作为旅程的最后一步，将删除各个遗留 Dart 语言及 SDK 工件，不再支持非 null 安全条件下的运行模式。”
迁移到 Dart 3
但这一切也是有代价的。如果没有健全的 null 安全，由 2.12 或更早版本生成的带有 SDK 约束设置的 pubspec 文件（Dart 包的元数据）将根本无法兼容 Dart 3：“在 Dart 3 中，健全 null 安全将成为唯一受支持的模式。使用 2.12 及更早 SDK 约束版本的 pubspec 文件将无法在 Dart 3 或后续版本中正常解析。当约束设置为小于 2.12（例如 e.g. // @dart=2.9）时，任何包含语言标记的源代码都将报错。”
自 2.12 版本起，Dart 语言引入 null 安全已经有三年时间了，Dart 语言开发团队也意识到迁移现有 Dart 包和应用程序所造成的影响。为了降低迁移门槛，Dart 支持以三种方式运行应用程序代码，首先，可以在不启用 null 安全的前提下运行，也可以在启用部分 null 安全的混合模式下运行，最后可以在采取健全 null 安全的情况下运行。当代码 100%（包括所有依赖项）完成迁移时，即可实现健全 null 安全。如此一来，Dart 开发者就有时间一步步完成代码迁移。但请注意，支持多种模式也会增加维护开销和代码复杂度。
首先，Dart 开发者应当了解这三种模式选项。在阅读一段 Dart 代码时，首先应检查语言版本，据此判断类型会被默认为非 null、默认为可 null 或者二者兼有。其次，编译器和运行时若支持全部三种模式，则会拖慢 Dart SDK 的开发速度。这意味着新功能的添加成本和复杂度都会随之提升。关于迁移的更多信息，谷歌也提供了参考迁移指南。
根据 Thomsen 的解释，约有 85% 的 Flutter 代码（用 Dart 编写而成）能够直接支持健全 null 安全。而对于余下的 15% 应用程序和软件包，开发者们必须在 Dart 3 正式到来之前调整自己的代码（please migrate before Dart 3 ships）。大型代码库的迁移可能需要一些时间。目前，德国汽车制造商宝马公司最近刚刚对其 MyBMW 应用进行了一轮 null 安全代码修订。这是一款由约 300 人开发者团队用 Flutter 构建的大规模应用程序。宝马公司移动应用开发主管 Christian Schmid 表示，“虽然对于像 MyBMW 应用这样的大型代码库来说，null 安全迁移工作并非易事，但谷歌提供的工具确实在迁移中给了我们很大帮助。在迁移完成之后，我们终于得到了一套更不容易出错的代码库。”
在 Dart 3 发布之后，该语言的下一个重要里程碑可能是支持将 Dart 代码编译为 Wasm，这样Flutter Web应用程序就能在浏览器中以本机代码的形式运行；当然这项工作需要 W3C 和浏览器开发商合作，通过 WasmGC 扩展让 Wasm 能够支持各类垃圾收集语言（包括 Dart）。
最新版本：2
Dart 2.12 已于2021年3月初发布，此版本带来了稳定的空类型安全声明 (sound null safety) 和 Dart FFI。空类型安全声明可帮助开发者避免 null 错误——这类错误往往很难被发现；FFI (Foreign Function Interface) 是一种互操作性机制，开发者可通过它调用使用 C 语言编写的现成代码，例如调用 Windows Win32 API。
空类型安全声明 (sound null safety)
这是自 Dart 2.0 引入声明类型系统 (sound type system) 以来，对 Dart 语言最大的补充。空类型安全 (null safety) 进一步增强了类型系统，让开发者在开发阶段即可捕获 null 错误，从而防止在生产环境出现崩溃，毕竟 null 错误是导致应用崩溃的常见原因。Dart 的空类型安全支持基于三条核心原则：
默认情况下不可为空、逐步采用空类型安全声明、完全空类型安全声明
Dart FFI，用于将 C 类库与 Dart 集成
Dart FFI 让开发者能够利用 C 类库中现成的代码，以实现更好的可移植性，并且通过与高度调整的 C 语言代码集成以执行对性能要求较高的任务。从 Dart 2.12 开始，Dart FFI 已经脱离 beta 阶段，并被认为是稳定功能，可用于生产环境。此外还新增了嵌套结构和按值传递结构。
嵌套结构
C API 通常使用嵌套结构——即本身包含结构体的结构，示例如下：
struct Wheel {
int spokes;
};
struct Bike {
struct Wheel front;
struct Wheel rear;
int buildYear;
};
从 Dart 2.12 开始，FFI 也已支持嵌套结构。
按值传递结构
开发者可以在 C 语言代码中按引用和按值传递结构。FFI 以前仅支持按引用传递，但从 Dart 2.12 开始，开发者可以按值传递结构。这是两个同时通过引用传递和值传递的 C 函数的示例：
struct Link {
double value;
Link* next;
};
void MoveByReference(Link* link) {
link->value = link->value + 10.0;
}
Coord MoveByValue(Link link) {
link.value = link.value + 10.0;
return link;
}
发布公告还详细介绍了 FFI 的其他内容，详情点此查看。
最新版本：3
Dart 3 现已于2023年5月中旬发布，这是迄今为止最大的 Dart 版本，包含了三个主要改进：完成了 100% 健全的空安全；添加了记录、模式和类修饰符的新语言特性；以及对未来进行了预览，即，通过 Wasm 编译扩大了对网络原生代码的平台支持。
百分百健全的空安全
Dart 3 已经成为了一种 100% 健全的空安全语言。该特性为 Dart 带来了健全的类型系统。如果一个类型说一个值不是 null，那么它永远不可能是 null。这避免了某些类别的编码错误，例如空指针异常。它还允许编译器和运行时以没有空安全性无法实现的方式优化代码。虽然这种设计会使得迁移变得有点困难，但开发团队认为，他们为 Dart 做出了正确的选择。预计绝大多数已迁移到 null safety 的包和应用程序都可以与 Dart 3 一起使用。在少数情况下，Dart 3 中的少量相关清理可能会影响某些代码。一些旧的核心库 API 已被删除并且一些工具已被调整。如果用户在迁移到使用 Dart 3 SDK 时遇到任何问题，可查阅 Dart 3 迁移指南。
主要语言特性 —— 记录、模式和类修饰符
Dart 3 不仅仅是基于现有基础作出改变，它还涉及添加重要的新特性和功能。
使用记录构建结构化数据
借助记录可以使用简洁明了的语法构建结构化数据。
( String , int ) userInfo( Map < String , dynamic > json) { return (json[ 'name' ] as String , json[ 'height' ] as int ); }
记录是值类型，没有标识。这使得编译器能够在某些情况下完全擦除记录对象。记录还带有自动定义的 == 运算符和 hashCode 函数。更多详细信息可查看文档。
用模式和模式匹配来处理结构化数据
记录简化了构建结构化数据的方式。这不会取代使用类来构建更正式的类型层次结构。它只是提供了另一种选择。在任何一种情况下，你都可能希望将该结构化数据分解为单独的元素以使用它们。这就是模式匹配发挥作用的地方。考虑模式的基本形式。以下记录模式将记录解构为两个新变量 name 和 height。然后可以像任何其他变量一样使用这些变量，例如调用 print 时：
var (String name, int height) = userInfo({'name': 'Michael', 'height': 180});
print('User $name is $height cm tall.');
类似的模式也存在于 lists 和 maps 中。对于所有这些，你可以使用下划线模式跳过单个元素：
var (String name, _) = userInfo(…);
Dart 3 中还扩展了 switch 语句的功能和表现力。现在已经消除了在每个案例末尾添加 break 的需要，还支持逻辑运算符来组合案例。
模式的一个强大功能是能够检查 “exhaustiveness”，此功能可确保 switch 可以处理所有可能的情况。
sealed class Animal { … }
class Cow extends Animal { … }
class Sheep extends Animal { … }
class Pig extends Animal { … }
String whatDoesItSay(Animal a) =>
switch (a) { Cow c => '$c says moo', Sheep s => '$s says baa' };
这将返回以下错误，提醒错过了最后一个可能的子类型 Pig 的处理：
line 6 • The type 'Animal' is not exhaustively matched by the switch cases
since it doesn't match 'Pig()'.
if 语句也可以使用模式：
final json = {'name': 'Michael', 'height': 180};
// Find Michael's height.
if (json case {'name': 'Michael', 'height': int h}) {
print('Michael is $h cm tall.');
} else {
print('Error: json contains no height info for Michael!');
}
更多详情可查看 patterns documentation 和 patterns codelab。
具有类修饰符的类的细粒度访问控制
Dart 3 的第三个语言特性是类修饰符。与期望每个 Dart 开发人员都使用的记录和模式不同，这更像是一个高级用户功能。它满足了 Dart 开发人员制作大型 API 表面或构建企业级应用程序的需求。类修饰符使 API 作者能够仅支持一组特定的功能。默认值保持不变。开发团队希望 Dart 保持简单易用。因此像以前一样，可以构造、扩展和实现常规类，如以下示例所示：
class Vehicle {
String make; String model;
void moveForward(int meters) { … }
}
// Construct.
var myCar = Vehicle(make: 'Ford', model: 'T',);
// Extend.
class Car extends Vehicle {
int passengers;
}
// Implement.
class MockVehicle implements Vehicle {
@override void moveForward …
}
类修饰符支持在此基础上添加限制，考虑一些示例用例：
使用 interface class，你可以定义一个契约供其他人实施。不能扩展接口类。
使用 base class，你可以确保类的所有子类型都继承自它，而不是实现它的接口。这确保私有方法在所有实例上都可用。
使用 final class，你可以关闭类型层次结构以防止你自己的库之外的任何子类。作为一个 sample 好处，这允许 API 所有者添加新成员，而不会冒破坏 API 使用者更改的风险。
展望未来
查看 Dart 3 之后的次要版本是否需要对记录、模式和类修饰符进行更新。研究一些更小、更增量的功能，这些功能完全不具破坏性，并且专注于提高开发者的生产力，而没有迁移成本。正在探索的两个示例是用于使用零成本 “wrappers” 以包装现有类型的内联类，和 primary constructors，它引入了一种更简洁的语法来定义具有几个字段和一个 primary constructor 的类。关注宏（也称为元编程），以便更好地反序列化 JSON（和类似的），并启用数据类。目前已经支持用 dart:fi 编译成 C 库的代码的互操作。正在努力将其扩展到支持 Android 上的 Java 和 Kotlin 互操作，以及 iOS/MacOS 上的 Objective C 和 Swift 互操作。编译为 WebAssembly —— 使用 native code 定位 web。
更多详情可查看官方发行公告。
Dart 3.2 现已于2023年12月中旬发布。该版本针对以下方面做出了改进：新增了一项语言功能，可对私有 final 字段进行非空升级；通过新增的互操作功能改善了开发者体验；支持 DevTools 的扩展程序；并更新了 Web 路线图，包括提供对 Wasm (又名 WebAssembly) 的支持。
私有 final 字段的非空升级
自 Dart 2.12 中引入健全的空安全 (sound null safety) 以来已过去几年时间。Dart 3.2 中改进了流程分析引擎，以便够对私有 final 字段实施类型升级。可以这样理解：对于私有 final 字段，它的值在初始分配后永不更改，因此仅检查一次也是安全的。私有 final 字段升级从 Dart 3.2 起推出，并将应用于配置 3.2 及以上版本 Dart SDK 的项目。
在 package:lints 3.0 中加入新的代码分析选项
针对代码分析，还对 package:lints 中的标准代码分析规则进行了一些改进。package 包含默认和推荐的静态分析规则集，适用于任何根据 dart create 或 flutter create (通过 package:flutter_lints — package:lints 的扩展) 创建的新项目。lint 集新的主要版本 (版本 3.0) 现已推出。项目团队在此修订版的核心集中添加了六个 lint，在推荐集中添加了两个 lint，可用于验证 pubspec URL，以及验证是否使用正确的参数调用集合方法等。
Dart 互操作性更新
从 Dart 3.2 开始，对原生互操作进行了许多改进:
1.为 C FFI 引入了 NativeCallable.isolateLocal 构造函数，它可以根据任意 Dart 函数创建 C 函数指针。这是一项由 Pointer.fromFunction 提供的扩展功能，只能根据顶级函数创建函数指针。
2.更新了 Objective-C 绑定生成器，以使用在 Dart 3.1 中添加的 NativeCallable.listener。该生成器现在可以自动处理包含异步回调的 API，例如 Core Motion 这类此前需要手动编写部分绑定代码的 API。
3.为实现 Java 和 Kotlin 互操作而持续改进 package:jnigen。现在能够将 package:cronet_http (适用于 Android 的 Cronet HTTP 客户端的封装容器) 从手写的绑定代码迁移到自动生成的封装容器。
4.在 Native Assets 功能方面取得了重大进展，该功能旨在解决与依赖原生代码的 Dart package 分发相关的许多问题。Native Assets 提供统一的钩子来集成构建 Flutter 和独立 Dart 应用所涉及的各种构建系统，从而解决相关问题。您可以查看相关文档获取预览。
适用于 Dart package 的 DevTools 扩展程序
Dart DevTools 是一套用于支持纯 Dart 和 Flutter 应用的调试及性能工具。项目团队在 Dart 3.2 和 Flutter 3.16 中推出了新的扩展框架，让 package 作者能够直接在 DevTools 中为其 package 构建自定义工具。因此包含框架的 pub.dev package 能够提供特定于其用例的自定义工具。“例如，Serverpod 的作者一直在努力为其 package 构建 DevTools，并且很高兴在即将发布的 1.2 版本中提供 DevTools 扩展程序。”
Dart Web 和 Wasm 更新
项目团队正在将高级托管语言 (如 Dart) 的垃圾回收功能添加到 Wasm 标准中。Dart-to-Wasm 编译器几乎配备所有功能。“我们对性能和兼容性非常满意，正在进一步关注边缘情况，以确保在各种场景中实现畅快运行。”
对于 Flutter Web 则完成了一个新的 "Skwasm" 渲染引擎开发。为了最大限度提高性能，Skwasm 通过 wasm-to-wasm 绑定，将编译后的应用代码直接连接到自定义 CanvasKit Wasm 模块。这是 Flutter Web 多线程渲染支持的首次迭代，进一步提高了帧时间。在采用 Wasm 的 Flutter Web 准备结束目前的实验状态之前还计划：
1.双重编译：生成 Wasm 和 JavaScript 输出，并在运行时启用功能检测，以支持具备或不具备 Wasm-GC 支持的浏览器。
2.现代 JavaScript 互操作性：一种新的基于扩展类型的 JS 互操作机制，当针对 JavaScript 和 Wasm 时，可以在 Dart 代码、浏览器 API 和 JS 库之间实现简洁的、类型安全的调用。
3.支持 Wasm 的浏览器 API：新的 package:web，基于现代 JS 互操作机制，取代了 dart:html (及相关库)，借此可轻松访问浏览器 API，并且支持在 JS 和 Wasm 目标上使用。
目前，其正在开始将大量的内部项目迁移到 package:web 和新的 JS 互操作机制，并希望在下一个稳定版本中向用户提供更多更新。
官方主页：https://www.dartlang.org/
该文章最后由 Administrator 于 2023-12-16 10:32:28 更新，目前是第 2 版。