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# Flutter - Dart 3α 新特性 Record 和 Patterns 的提前预览讲解
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> 由于 Dart 3 还处于 alpha ，某些细节可能还会有所变化，但是总体设定和大部分细节应该不会变太多，大家可以提前尝鲜。
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> 更多更新也可以关注官方的 [records-feature-specification](https://github.com/dart-lang/language/blob/master/accepted/future-releases/records/records-feature-specification.md) 和 [feature-specification.md](https://github.com/dart-lang/language/blob/master/accepted/future-releases/0546-patterns/feature-specification.md#patterns) 相关进展。
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Record 和 Patterns 作为 Dart 3 的 Big Things ，无疑是 Flutter 和 Dart 开发者都十分关注的新特性。
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简单来说，**Records 支持高效简洁地创建匿名复合值，不需要再声明一个类来保存，而在 Records 组合数据的地方，Patterns 可以将复合数据分解为其组成部分**。
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众所周知 Dart 语言本身一直都 “相对保守”，而这次针对 Records 和 Patterns 的支持却很“彻底”，属于全能力的模式匹配，能递归匹配，有 condition guards ，对于 Flutter 开发者来说无疑是生产力的大幅提升。
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> 当然，也可能是 Bug 的大幅度提升。
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# Records
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如下方代码所示，**Records 属于是一种匿名的不可变聚合类型** ，类似于 Map 和 List ，但是 Records 固定大小，组合更灵活，并且支持不同类型存储。
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```dart
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var record = (1, a: 2, 3, b: 4);
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```
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> 除了大小固定之外，Records 和 Map 和 List 最大不同就是它支持不同类型聚合存储，也就是你不用再写 `List<Object>` 之类的代码来承载数据多样性。
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当然，可能你会觉得，这和我定义一个 Class 来承载不同数据对象有什么区别？其实还是有很大区别的：
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- 定义了类，也就是说你的数据集合需要和特定类耦合
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- 使用 Records 就不必声明对应类型，**只要具有相同字段集的记录， Dart 就会认为它们是相同类型**（这个后面会介绍）
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> 所以从上面可以看到， Records 的出现对于Dart 来说是很重要的能力拓展，尽管对于其他语言这也许并不是什么新鲜特性。
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## 简单介绍
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对于 Records ，我们拓展前面的代码，通过打印对应的数值，可以清晰看到 Records 内数值的获取方式：**通过 `$` 位置字段或者命名字段的方式获取数据**。
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```dart
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var record = (1, a: 2, 3, b: 4);
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print(record.$1); // Print "1"
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print(record.a); // Print "2"
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print(record.$2); // Print "3"
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print(record.b); // Print "4"
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```
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> 在 Records 的变更记录里：**现在 Records 开始位置记录是从 `$1` 开始，而不是 `$0`** ，但是 DartPad 上你可能还会遇到需要从 `$0` 开始。
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而定义 Records 是通过 `()` 和 "`,`" 实现，为什么要有 "`,`" ，如下代码所示：
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```dart
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var num = (123); // num
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var records = (123,); // record
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```
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- 如果没有 "`,`" ，那么 `(123)` 就是一个 num 类型的对象
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- 有 "`,`" 之后 `(123,)` 才会被识别为是一个 Records 类型
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所以，作为一个集合类型，Records 也是可以用来声明变量，比如：
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```dart
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(bool, num, {int n, String s}) records;
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records = (false, 1, n: 12, s : "xxx");
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print(records);
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```
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当然，如果你如下代码一样赋值就会收获一个 ` can't be assigned to a variable of type` 的错误，因为它们类型不相同，Records 是固定大小的：
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```dart
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records = (false, 1, s : "xxx2");
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records = (false, 1, n : 12);
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```
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而 Records 上的命名字段主要在于可以如下这样赋值：
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```dart
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records = (false, 1, s : "xxx2", n : 12);
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records = (s : "xxx2", n : 12, false, 1, );
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print(records);
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```
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最后，在 Records 的定义里需要遵循以下规则：
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- 同一命名字段名称只能出现一次，这个不难理解，比如上面代码你不可能定义两个 `s` 。
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- `(,)` 这样的表达式是不允许的，但是 `()` 可以是没有任何字段的常量空 Records
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- 有参数但是只有 `()` 没有 "`,`" 也不是 Records ，如 `(6)`
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- 命令为 `hashCode`、 `runtimeType`、 `noSuchMethod`, 、`toString` 的字段是不允许的
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- 以下划线开头的命令字段是不允许的
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- 与位置字段名称冲突的命令字段，比如 *`('pos', $1: 'named')`* 这样是不行的，但是 `($1: 'records')` 这样可以
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知道了 Records 的大概逻辑之后，这里面有个有趣的设定，比如：
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```dart
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var t = (int, String);
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print(t);
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print(t.$0.runtimeType);
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print(t.$1.runtimeType);
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```
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通过打印你会发现 `t` 里面的 `$0` 和 `$1` 是 `_Type` 类型，也就是如果后面再写 ` t = (1, "fff");` ，就会收获这样的错误
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> 其实这个例子没什么实际意义，注意强调一下 `var t = (int, String);` 和 `(int, String) t` 的区别。
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最后简单介绍下 Records 的类型关系：
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- **`Record` 是 `Object` 、 `dynamic` 的子类和 `Never` 的父类**
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- **所有的 Records 都是 `Record` 的子类和 `Never` 的父类**
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如果拓展到 Records 之间进行比较，假设有 A、B 两个都是 Records 对象，而 **B 在和 A 具有相同 shape 的前提下，所有的字段都是 A 里字段的子类**，那么 Records B 可以认为是 Records A 的子类。
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## 进阶探索
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前面我们介绍过，**在 Records 里，只要具有相同字段集的记录， Dart 就会认为它们是相同类型**，这怎么理解呢？
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首先需要确定的是，**Records 类型里命名字段的顺序并不重要**，就是 `{int a, int b}` 与`{int b, int a} ` 的类型系统和 runtime 会完全相同。
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> 另外位置字段不仅仅是名为 `$1` 、`$2` 这样的字段语法糖，`('a', 'b')` 和 `($1: 'a', $2: 'b') ` 从外部看是具有相同的 *members* ，只是具有不同的 *shapes*。
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例如 `(1.2, name: 's', true, count: 3) ` 的签名大概会是这样：
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```dart
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class extends Record {
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double get $1;
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String get name;
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bool get $2;
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int get count;
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}
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```
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> **Records 里每个字段都有 getter ，并且字段是不可变的，所以不会又 Setter**。
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所以由于 Records 本身数据复杂性等原因，所以设定上 Records 的标识就是它的内容，**也就是具有相同 shape 和字段的两条 Records 是相等的值**。
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```dart
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print((a: 1, b: 2) == (b: 2, a: 1)); // true
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```
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当然，如果是以下这种情况，因为位置参数顺序不一样，所以它们并不相等，因为 shape 不同，会输出 `false`。
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```dart
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print((true, 2, a: 1, b: 2,) == (2, true, b: 2, a: 1)); // false
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```
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同时，**Records 运行时的类型由其字段的运行时的类型确定**，例如：
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```dart
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(num, Object) pair = (1, 2.3);
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print(pair is (int, double)); // "true".
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```
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这里**运行时 `pair`是 `(int, double)`，不是`(num, Object)`** ，虽然官方文档是这么提供的，但是 Dartpad 上验证目前却很有趣，大家可以自行体会：
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我们再看个例子，如下代码所示， Records 是可以作为用作 Map 里的 key 值，因为它们的 shape 和 value 相等，所以可以提取出 Map 里的值。
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```dart
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var map = {};
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map[(1, "aa")] = "value";
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print(map[(1, "aa")]); //输出 "value"
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```
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如果我们定义一个 `newClass` ， 如下代码所示，可以预料到输出结果会是 `null` ，因为两个 `newClass` 并不相等。
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```dart
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class newClass {
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}
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var map = {};
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map[(1, new newClass())] = "value";
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print(map[(1, new newClass())]); //输出 "null"
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```
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但是如果给 `newClass` 的 `==` 和 `hashCode `进行` override `，就可以又看到输出 `"value"` 的结果。
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```dart
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class newClass {
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@override
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bool operator ==(Object other) {
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return true;
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}
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@override
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int get hashCode => 1111111;
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}
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```
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所以到这里，你应该就理解了“**只要具有相同字段集的记录， Dart 就会认为它们是相同类型**”这句话的含义。
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最后再介绍一个 Runtime 时的特性， **Records 中的字段是从左到右计算的**，即使后续实现选择了重新排序命名字段也是如此，例如：
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```dart
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int say(int i) {
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print(i);
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return i;
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}
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var x = (a: say(1), b: say(2));
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var y = (b: say(3), a: say(4));
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```
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上门结果一定是打印 *“1”、“2” / “3”、“4”* ， 就算是下面代码的排列，也是输出 *“0”、“1”、“2” / “3”、“4”、“5”* 。
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```dart
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var x = (say(0), a: say(1), b: say(2));
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var y = (b: say(3), a: say(4), say(5));
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```
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## Records 带来的语法歧义
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因为 Dart 3 的 Records 是在以前版本的基础上升级的，那么一些语法兼容就是必不可少的，这里整理一下目前官方罗列出来的常见调整。
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### try/on
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首先是 `try/on` 相关语法， 如果按照以前的设定，第二行的 `on` 应该是被识别为一个局部函数，但是在增加了 Records 之后，现在它是可以匹配的 `on` Records 类型。
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```dart
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void recordTryOn() {
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try {
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} on String {
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}
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on(int, String) {
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}
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}
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> 这里声明的类型其实没什么意义，只是为了形象展示对比
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鉴于消除歧义的目的，如果在早于 Records 支持版本里，`on `关键字后带 `()` 这样的类型，将直接被语法解析为 Records 类型，提示为语法错误，因为该 Dart 版本不支持 Records 类型。
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### metadata 注解
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如下代码所示，因为多了 Records 之后，注解的理解上可能就会多了一些语法歧义：
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```dart
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@metadata (a, b) function() {}
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```
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如果不约定好理解，这可能是：
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- `@metadata(a, b)` 与没有返回类型的函数声明关联的metadata 注解
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- `@metadata`与返回类型为 Records 类型的函数关联的metadata 注解 `(a, b)`
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所以这里主要通过空格来约定，尽管这样很容易出现纰漏：
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```dart
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@metadata(a, b) function() {}
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@metadata (a, b) function() {}
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```
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- 前者由于 `@metadata` 之后没有空格，所以表示为 `(a, b)` 的 metadata 注解
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- 前者由于有空格，所以表示为 Records 返回类型
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它们的不同之处可以参考下面的两种类型：
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```dart
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// Records 和 metadata 是一起作用在 a
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@metadata(x, y) a;
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@metadata<T>(x, y) a;
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@metadata <T>(x, y) a;
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// Records 是直接作用在 a ，和 metadata 无关
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@metadata (x, y) a;
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@metadata
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(x, y) a;
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@metadata/* comment */(x, y) a;
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@metadata // Comment.
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(x,) a;
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```
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举个例子，比如下面这种情况 `@TestMeta(1, "2")` 没有空格，所以不会有语法错误
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```dart
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@TestMeta(1, "2")
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class C {}
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class TestMeta {
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final String message;
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final num code;
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const TestMeta(this.code, this.message);
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@override
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String toString() => "feature: $code, $message";
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}
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```
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但是如果是 `@TestMeta (1, "2")` ，就会有 `Annotations can't have spaces or comments before the parenthesis.` 这样的错误提示。
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```dart
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@TestMeta (1, "2") //Error
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class C {}
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```
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> 所以有无空格对于 metadata 注解来说将会变得完全不一样，可能这对一些第三方插件的适配使用上会有一定 breaking change。
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### toString
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在 Debug 版本中，Records 的 `toString()` 方法会通过调用每个字段的 `toString()`值，并在其前面加上字段名称，后续是否添加 `: ` 字符取决于字段是否为命名字段，最终会将每个字段转换为字符串。
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> 看下面例子可能会更形象。
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每个字段会利用 `, ` 作为分隔符连接起来，并返回用括号括起来的结果，例如：
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```
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print((1, 2, 3).toString()); // "(1, 2, 3)".
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print((a: 'str', 'int').toString()); // "(a: str, int)".
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```
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在 **Debug 版本中，命名字段出现的顺序以及它们如何与位置字段进行排列是不确定的，只有位置字段必须按位置顺序出现**。
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> 所以 toString 内部实现可以自由地为命名字段选择规范顺序，而与创建记录的顺序无关。
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而在发布或优化构建中，`toString()` 行为是更不确定的， 所以可能会有选择地丢弃命名字段的全名以减少代码大小等操作。
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> **所以用户最好只将 Records 的 `toString()` 用于调试**，强烈建议不要解析调用结果 `toString()` 或依赖它来获得某些逻辑判断，避免产生歧义。
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# Patterns
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如果只是单纯 Records 可能还看不到巨大的价值，但是如果配合上 Patterns ，那开发效率就可以得到进一步提升，**其中最值得关注的就是多个返回值的支持**。
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## 简单介绍
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**关于 Patterns 这里不会有太长的篇幅**，首先目前 Patterns 在 DartPad 上还是 disabled 的状态，其次 Patterns 的复杂度和带来的语法歧义问题实在太多，它目前还具有太多未确定性。
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> 从[提案](https://github.com/dart-lang/language/blob/master/accepted/future-releases/0546-patterns/feature-specification.md#summary)上看，未来感觉也不会一次性所有能力全部发布。
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### 多返回值
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回到主题，我们知道，使用 Records 可以让我们的方法实现多个返回值，例如下面代码的实现
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```dart
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(double, double) geoCode(String city) {
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var lat = // Calculate...
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var long = // Calculate...
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return (lat, long); // Wrap in record and return.
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}
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```
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但是当我们需要获取这些值的时候，就需要 **Patterns 的解构赋值**，例如：
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```dart
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var (lat, long) = geoCode('Aarhus');
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print('Location lat:$lat, long:$long');
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```
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**当然 Patterns 下的解构赋值不只是针对 Records** ，例如对 `List` 或者 `Map` 也可以：
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```dart
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var list = [1, 2, 3];
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var [a, b, c] = list;
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print(a + b + c); // 6.
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var map = {'first': 1, 'second': 2};
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var {'first': a, 'second': b} = map;
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print(a + b); // 3.
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```
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更近一步还可以解构并分配给现有变量：
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```dart
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var (a, b) = ('left', 'right');
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(b, a) = (a, b); // Swap!
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print('$a $b'); // Prints "right left".
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```
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> 有没有觉得代码变得难阅读了？哈哈哈哈
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### 代数数据类型
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就如 Flutter Forward 介绍那样，现在类层次结构基本上已经可以对代数数据类型进行建模，Patterns 下提供了新的模式匹配结构，例如代码可以变成这样：
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```dart
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///before
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double calculateArea(Shape shape) {
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if (shape is Square) {
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return shape.length + shape.length;
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} else if (shape is Circle) {
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return math.pi * shape.radius * shape.radius;
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} else {
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throw ArgumentError("Unexpected shape.");
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}
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}
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//after
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double calculateArea(Shape shape) =>
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switch (shape) {
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Square(length: var l) => l * l,
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Circle(radius: var r) => math.pi * r * r
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};
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```
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> 甚至 `switch `都不需要添加 `case` 关键字，并且用上了后面会简单介绍的可变模式。
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### Patterns
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目前 Dart 上 Patterns 的设定还挺复杂，简单来说是：
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> **通过一些简洁、可组合的符号，排列后确定一个对象是否符合条件，并从中解构出数据，然后仅当所有这些都为 true 时才执行代码**。
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也就是你会看到一系列充满操作符的简短代码，如 `"||"`、 `" && "`、 `"=="`、 `"<"`、 `"as"`、 `"?"`、 `"_"`、`"[]"`、`"()"`、`"{}"`等的排列组合，并尝试逐个去理解它们，例如：
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```dart
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var isPrimary = switch (color) {
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Color.red || Color.yellow || Color.blue => true,
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_ => false
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};
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```
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用 `"||" `可以在 switch 中让多个 case 共享一个主体，`"_"` 表示默认，甚至如下代码所示，你还可以在绑定 `s` 之后，多个共享一个 `when` 条件：
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```dart
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switch (shape) {
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case Square(size: var s) || Circle(size: var s) when s > 0:
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print('Non-empty symmetric shape');
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case Square() || Circle():
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print('Empty symmetric shape');
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default:
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print('Asymmetric shape');
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}
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```
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这种写法可以大大优化 `switch` 的结构 ，如下所示可以看到，类似写法代码得到了很大程度的精简：
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```dart
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String asciiCharType(int char) {
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const space = 32;
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const zero = 48;
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const nine = 57;
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return switch (char) {
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< space => 'control',
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== space => 'space',
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> space && < zero => 'punctuation',
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>= zero && <= nine => 'digit'
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// Etc...
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}
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}
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```
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当然，还有一些很奇葩的设定，比如利用 `? `匹配非空值，很明显这样的写法很反直觉，最终是否这样落地还是要看社区讨论的结果：
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```dart
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String? maybeString = ...
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switch (maybeString) {
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case var s?:
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// s has type non-nullable String here.
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}
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```
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更进一步还有在解构的 position 赋值时通过 `!` 强制转为非空，还有在 switch 匹配时第一个列为 `'user'` 时 `name` 不为空。
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```dart
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(int?, int?) position = ...
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// We know if we get here that the coordinates should be present:
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var (x!, y!) = position;
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List<String?> row = ...
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// If the first column is 'user', we expect to have a name after it.
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switch (row) {
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case ['user', var name!]:
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// name is a non-nullable string here.
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}
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```
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如果搭配上 Records 就更难理解了，比如下代码，可变 pattern 将匹配值绑定到新变量，这里的 `var a `和 `var b ` 是可变模式，最终分别绑定到 `1` 和 `2` 上。
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```dart
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switch ((1, 2)) {
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case (var a, var b): ...
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}
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switch (record) {
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case (int x, String s):
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print('First field is int $x and second is String $s.');
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}
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```
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其实就类似于 Flutter Forword 介绍的能力，`case` 下可以做对应的绑定，如上 `switch (record)` 也是类似这种绑定。
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> 如果使用变量的名称是 `_`，那么它不绑定任何变量
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更多的可能还有如 List、 Map 、 Records、 Object 等相关的 pattern 匹配等，**可以看到 Patterns 将很大程度改变 Dart 代码的编写和逻辑组织风格**：
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```dart
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var list = [1, 2, 3];
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var [_, two, _] = list;
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var [a, b, ...rest, c, d] = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7];
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print('$a $b $rest $c $d'); // Prints "1 2 [3, 4, 5] 6 7".
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// Variable:
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var (untyped: untyped, typed: int typed) = ...
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var (:untyped, :int typed) = ...
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switch (obj) {
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case (untyped: var untyped, typed: int typed): ...
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case (:var untyped, :int typed): ...
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}
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// Null-check and null-assert:
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switch (obj) {
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case (checked: var checked?, asserted: var asserted!): ...
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case (:var checked?, :var asserted!): ...
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}
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// Cast:
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var (field: field as int) = ...
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var (:field as int) = ...
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class Rect {
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final double width, height;
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Rect(this.width, this.height);
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}
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display(Object obj) {
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switch (obj) {
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case Rect(width: var w, height: var h): print('Rect $w x $h');
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default: print(obj);
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}
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}
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```
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> 从目前看来，**这会是一种自己写起来很爽，别人看起来可能很累的特性**，同时也可能会带来不少的 breaking change ，更多详细可见：[patterns-feature-specification](https://github.com/dart-lang/language/blob/master/accepted/future-releases/0546-patterns/feature-specification.md)
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好了，关于 Patterns 的这里就不再继续展开，它落地会如何最终还不完全确定，但是从我的角度来看，它绝对会是一把双刃剑，希望 Patterns 到来的同时不会引入太多的 Bug。
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# 最后
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其实我相信大多数人可能都只关心 Records 和解构赋值，从而实现函数的多返回值能力，这对我们来说是最直观和最实用的。
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至于 switch 如何匹配和 Patterns 如何精简代码结构，这都是后话了。
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现在，或者你可以选择 Dart 3 尝尝鲜了～
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