Dart Isolate’leri: Tek İplikli Dünyada Arayüzü Dondurmadan Ağır İşler

Flutter uygulamanız akıcı biçimde kayarken bir JSON dosyasını ayrıştırmaya başladınız ve ekran aniden buza mı dönüştü? Suçlu çoğu zaman Dart değil, ağır işi arayüzün çalıştığı isolate üzerinde yapmamızdır. Dart isolate’leri; hesaplama, ayrıştırma ve veri dönüştürme gibi pahalı görevleri bağımsız çalışma alanlarına taşıyarak kullanıcı arayüzünün nefes almaya devam etmesini sağlar. ``

Isolate tam olarak nedir?

Dart kodu varsayılan olarak tek bir isolate içinde çalışır. Her isolate’ın kendi belleği, olay döngüsü ve yürütme akışı vardır. Isolate’ler klasik thread’lerden farklı olarak değişkenleri doğrudan paylaşmaz. Birbirleriyle yalnızca mesaj göndererek haberleşirler.

Bu modelin önemli sonucu şudur: Paylaşılan belleğin olmadığı yerde kilit, mutex ve yarış durumu gibi dertler büyük ölçüde ortadan kalkar. Bunun karşılığında verilerin isolate’ler arasında kopyalanması veya aktarılması gerekir.

Bir işin toplam süresini kabaca şöyle düşünebiliriz:

Dolayısıyla iki sayıyı toplamak için isolate oluşturmak performansı artırmaz; başlatma maliyeti kazancı yutar. Isolate’ler, $T_{hesaplama}$ yeterince büyük olduğunda anlamlıdır.

async bir işlemi otomatik olarak başka işlemci çekirdeğine taşımaz. Yalnızca bekleme sırasında olay döngüsünün başka görevlerle ilgilenmesine izin verir. Dev bir döngü hâlâ ana isolate’ı meşgul eder.

En pratik yöntem: Isolate.run

Modern Dart sürümlerinde tek seferlik ağır işler için Isolate.run oldukça kullanışlıdır. Aşağıdaki fonksiyon büyük bir sayı aralığındaki asal sayıları sayar:

import 'dart:isolate';

Future<int> countPrimesWithoutBlocking(int limit) {
  return Isolate.run(() {
    var count = 0;

    for (var number = 2; number <= limit; number++) {
      var isPrime = true;
      for (var divisor = 2;
          divisor * divisor <= number;
          divisor++) {
        if (number % divisor == 0) {
          isPrime = false;
          break;
        }
      }
      if (isPrime) count++;
    }

    return count;
  });
}

Bu kod hesaplamayı ayrı bir isolate’ta gerçekleştirir ve sonucu Future<int> olarak döndürür. Flutter tarafında fonksiyon await edilirken animasyonlar ve dokunma olayları ana isolate üzerinde işlenmeye devam eder.

Uzun ömürlü isolate ve mesajlaşma

Tekrarlanan işler için her defasında isolate başlatmak pahalı olabilir. Bu durumda ReceivePort, SendPort ve Isolate.spawn ile yaşayan bir çalışan oluşturulur:

import 'dart:isolate';

void worker(SendPort mainPort) {
  final inbox = ReceivePort();
  mainPort.send(inbox.sendPort);

  inbox.listen((message) {
    final data = message as List<dynamic>;
    final value = data[0] as int;
    final replyPort = data[1] as SendPort;
    replyPort.send(value * value);
  });
}

Future<void> startWorker() async {
  final workerReady = ReceivePort();
  await Isolate.spawn(worker, workerReady.sendPort);

  final workerPort = await workerReady.first as SendPort;
  final response = ReceivePort();
  workerPort.send([12, response.sendPort]);

  final result = await response.first;
  print('Sonuç: $result');
  response.close();
  workerReady.close();
}

Burada önce ana isolate çalışana bir cevap adresi verir. Çalışan kendi SendPort nesnesini gönderir; sonraki görevler bu kanal üzerinden iletilir. Adeta iki ofis arasında evrak taşıyan kurye sistemi gibi çalışır.

Ne zaman kullanılmalı?

Büyük JSON ayrıştırma, görüntü işleme, şifreleme, sıkıştırma ve yoğun matematiksel hesaplamalar iyi adaylardır. HTTP isteği gibi bekleme ağırlıklı işlemlerde ise çoğunlukla async yeterlidir. Ayrıca Flutter web ortamında isolate davranışının platform sınırlamalarına tabi olabileceğini unutmayın.

Özetle: Arayüz isolate’ını resepsiyon görevlisi gibi düşünün. Ona tonlarca hesap yaptırırsanız müşteriler kapıda bekler. Ağır işi arka taraftaki isolate’a gönderin; resepsiyon gülümsemeye, uygulama da akıcı kalmaya devam etsin.