【文章翻譯】Future<void> vs Future<Null>, what’s the difference?

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Future 與 Future，有什麼區別？

在 Dart 2 的諸多升級中（除了更好的靜態檢查、運行時類型安全、可選的 new/const、核心函式庫改進等等），一個值得一提的改進是 void 的正式化，使其更加實用且更不容易出錯。這在異步程式設計中尤其清晰，您可以為異步函數編寫 Future<void>，這些函數在工作完成時不返回結果。在此之前，您可能使用了 Future<Null>，所以我們經常被問到的問題是：Future<void> 和 Future<Null> 之間有什麼區別？我應該使用哪一個，以及何時使用？

由於我的目標是提供有用的資訊，我將從 TLDR 開始。

TL;DR：99.99% 的情況下，您應該使用 void 類型。

我還建議您現在就在您的專案中啟用兩個與 void 相關的lint 規則：

prefer_void_to_null： 幫助您改掉輸入幾乎過時的 Null 的習慣。
void_checks： 為您提供可能更直觀的 void 語義，即使它們對於安全程式碼並非絕對必要。

本文的其餘部分並非輕鬆閱讀。它結合了歷史、邊緣案例和類型理論。我接下來要寫的就像試圖解釋單子，但我會盡力而為，希望您能跟上。

快速 Future 小知識

為了展示閱讀本文的價值，我為您提出了一個小知識問題。

假設我們將自己限制在兩個 Future - 一個 Future<User> 和一個 Future<Null>。以下程式碼行會做什麼？

1 2	// 這段程式碼在您的編輯器中會失敗嗎？ Future<User> f1 = Future<Null>.value(null);

1 2	// 這段程式碼在運行時會失敗嗎？ Future<Null> f2 = Future<User>.value(0);

如果我們改用 await 呢？

1 2	User u = await Future<Null>.value(null); Null n = await Future<User>.value(0);

暫停以產生戲劇性效果

答案是，除非您禁用了隱式向下轉型，否則這四行程式碼都不會在您的編輯器中顯示任何錯誤。沒錯，使用 Future<Null> 並假裝它是它不是的東西，例如 Future<User>，是 100% 合法的。Future<void> 就不是這樣！

同樣不直觀的是，第二行和第四行在運行時會失敗（以這種方式丟棄 Future 的結果是不「安全」的），而其他行則靜默地成功。

這些行為應該會讓您感到不安。但別擔心！您已經知道解決方案：使用 Future<void>。我將分析為什麼這種不直觀的行為會這樣工作。

void 現在是如何工作的

我一直在思考本文的最佳順序。這裡有很多概念需要解釋。但是，我會盡量按照從最有用的資訊到最不有用的資訊的順序進行。因此，由於 void 在 Dart 2 中比 Null 更有用，因此從 Dart 2 void 語義開始是有意義的。

Dart 中 void 背後的基本思想源於 void 值不應使用的目標。

1 2	void f() {} print(f()); // 錯誤！

希望這就是您期望發生的！到目前為止，一切都很好。

值得注意的是，實現這個目標並且將 void 作為一個相當普通的類型公開會有點奇怪：

f(void argument) {
  print(argument); // 錯誤！
  // 我們可以接收參數，但我們不能使用它！
}

這就是 Dart 2 中我們新的「廣義 void」開始變得酷炫和強大的地方……儘管有時會讓人感到困惑。

我向您提出一個問題……我們可以傳遞什麼類型的值作為 f 的參數？

1 2	f(void argument) { … } f(x); // x 是什麼？

答案是……任何東西！因為我們不允許您在函數 f 中使用 x 的值，所以我們可以自信地說 x 可以取的任何值都不會導致任何運行時錯誤。

f(1); // 與以下程式碼沒有區別
f("foo"); // 與以下程式碼沒有區別
f([1, 2, 3]); // 與以下程式碼沒有區別
// ...

如果我們根據 void 是一個不會被使用的值的思想推導出 void 的最佳語義，這就是我們得到的結果。這意味著，它是一個可以用任何東西填充的值。它就像一個真空：一個沒有輸出的輸入。

現在，在某些情況下，某些東西在運行時總是沒有錯誤，但仍然應該導致靜態錯誤。這是一個 lint 的絕佳案例！事實上，這就是 void_checks lint 背後的思想。它會尋找您將 null 以外的任何東西傳遞到 void 位置的地方，我鼓勵團隊啟用它。它並非健全性所必需的，但是將 null 以外的任何東西傳遞到 void 位置仍然可能是一個意外，lint 會為您標記它。

由於所有這些都基於基礎類型理論，因此 void 可以與 Dart 的每個部分都很好地配合使用，即使在利用類型推斷的 Future<void> 上下文中的延續也是如此：

Future<void>().then((x) {
  print(x); // 錯誤！x 的類型為「void」，所以您不能列印它！
  // 這就是我們想要的！
});

1 2	// 是的，這也是一個錯誤： Foo f = await voidFuture();

此時，普通開發人員可能已經了解了有效使用 void 所需知道的一切。

然而，如果您仍在繼續閱讀，還有一些更有趣的東西。

即使啟用了 void_checks，也不能保證 void 位置包含 null。以下列覆寫為例：

class A {
  void f(Object o) {}
}

class B extends A {
  @override
  Object f(Object o) => o;
}

我們不想讓此覆寫非法，因為它是安全的、有用的，並且與 Dart 1 相比是一個重大變更。因此，我們不得不接受 void 位置可能包含任何值。我們也不能「優化掉」A.f() 返回的值，因為在運行時它可能是一個 B！

相反，我們有一個聰明的選擇，即讓 void 成為 Object 的姊妹類型。畢竟，它可以包含任何值，並且所有值都是物件。這不是我們設計的東西，它只是現實。認識到現實，我們就可以利用它。

透過使 void 成為 Object 的同級，我們沒有任何要求 void 值完全未使用。我們盡力讓 void 保持自身，但為了向後兼容性，我們特意在一些地方放鬆了這些限制：

1 2	dynamic f() => voidFn(); // 這是合法的 voidFn() as dynamic; // 這是合法的

這些是對於 Object 合法的特殊情況，為了使 Dart 2 更順利地推出，我們也讓它對 void 合法。

使 void 成為 Object 的同級也意味著 void 可以用作類型參數，而不會使編譯後的輸出膨脹（對於 C++ 使用者來說，沒有「模板特化」）。這種減少有助於保持 Web 和 Flutter 應用程式的小巧，但代价是允許以下操作：

1	<void>[1, 2, 3].toString(); // 這是合法的，並列印 [1, 2, 3]

最後，將參數類型指定為 void 可能看起來沒有用，尤其是因為它是 Object 的一種形式。然而，void 值可以傳遞到 void 位置：

1 2	f(void x) { … } f(voidFn()); // 這是合法的

這對於排序很有用，例如在模擬返回 void 的方法時，Mockito 會使用它。（將上面的程式碼中的 f 替換為 when 以獲得更接近的近似值。）

總而言之：

void 類型是 Object 的同級。
幾乎總是，void 物件不能被使用。
標記為 void 的東西實際上可以是任何東西。
任何東西都可以「丟棄」到標記為 void 的位置，而 lint void_checks 限制了這種行為。
void 值可以傳遞到其他 void 位置。

底部類型

在我開始討論 Null 之前，我們必須先討論「底部」類型。

這是一個類型理論中自然發生的類型，它有一個簡短的學術定義和一些實際應用。

如果您因為它太奇怪了而停止閱讀本節，那就是我最初 TLDR 的有力證據。除非您希望您的程式碼同樣奇怪，否則您可能需要 void。現在讓我們探索這個奇怪的兔子洞，看看它有多深，好嗎？

底部類型是所有類型的子類型。用更簡單的面向對象術語來說，這意味著它是一個人。還是一輛車。還是一種動物。還有來自每個程式的所有其他類型。

如果這聽起來很荒謬，那是因為它確實如此。我喜歡將它視為一個「佔位符」類型。但是「荒謬的」或「虛構的」類型也是一個合理的稱呼。然而，它被稱為底部類型，因為它是類型層次結構的底部，在電腦科學中，它是顛倒的。¯_(ツ)_/¯。正式地，它可以用符號 ⊥ 表示，您可能也認識到它是「假」的符號。

如果您試圖想像一個既是人又是車又是動物的值，您將無法想到任何東西。令人驚訝的是，這就是 ⊥ 的實際用途的來源！

如果我編寫一個永不返回的函數會怎樣？有兩種簡單的方法可以做到這一點：

1
2
3

loopForever() {
  while(true); // 第一種方法
}

1
2
3

alwaysThrow() {
  throw Exception(); // 第二種方法
}

這兩個函數的最佳返回類型是什麼？

這取決於情況。因為函數永不返回，所以返回類型並不重要。您可以使用任何類型 - 即使是荒謬的底部類型，它可以在各種語言中以各種方式使用。

C++ 將其稱為 noreturn。Rust 有 !，Scala 有 Nothing。但我最喜歡的例子來自 Haskell，它有一個非常常用的 undefined 函數，它會中止程式。它返回，您猜對了，底部類型。

如果我們假設 Dart 中有一個 undefined 函數，就像 Haskell 中的那樣，它在被調用時只拋出一個異常並返回 ⊥，那麼它看起來像這樣：

1	Foo foo = cond ? val : undefined();

在示例用法行中，當 cond 為真時，程式可以安全地運行並儲存 val。而當 cond 為假時，程式將在 undefined() 期間拋出異常。將 undefined() 的結果「儲存」到 foo 中是安全的，無論 foo 的類型如何，因為該儲存永遠不會真正發生！

undefined() 這裡沒有返回任何東西。但這裡的教訓不是我們可以讓 foo 為空……而是底部類型像一個空的承諾一樣是空的。它比空還空。它永遠不會發生。

我必須小心地說明的一點是，您可以在實踐中從這些函數中返回 void，並且根據用法，通常應該返回 void。通常，像 return loopForever() 這樣的程式碼更有可能是一個錯誤，而不是一個有用的模式。然而，您可以自行選擇。

底部類型也適用於唯讀空列表。在 Dart 中，List 是協變的，因此允許將 List<int> 用作 List<Object>。如果您試圖將 String 放入該 List<Object> 中，運行時檢查會為您捕獲該錯誤並拋出錯誤。

這意味著，如果我們建立一個 ⊥ 列表，我們就無法在其中放入任何東西，但我們可以將其視為任何東西的列表：

List<int> intList = <⊥>[];
for (int i in intList) {
  print(i * 2); // 有效，因為這永遠不會發生
}

當您查看所謂的底部類型的「逆變」位置時，還會有更多有趣的案例。

假設我們定義了一個具有 ⊥ 參數的函數：

1	void f(⊥ x) {}

這幾乎與 undefined() 示例相反。我們不是聲明了一個永不返回的函數，而是聲明了一個無法被調用的函數！沒有實際值可以賦值給該參數 x。您不能傳入 Person，因為它也不是 Car，並且您不能傳入 Car，因為它也不是 Person。您唯一可以傳入的就是荒謬的類型本身：

1	f(undefined());

但是正如我們之前所討論的，undefined() 永不返回，所以在這種情況下，f() 仍然永遠不會被實際調用！

將參數類型指定為 ⊥ 可能看起來沒有用，但它具有深奧的價值，因為所有可以被調用的函數都是不能被調用的函數的子類型。（想一想：一個可以被調用的函數不一定要被調用。如果一個函數沒有被調用，它就不會產生運行時錯誤。）

如果您還在繼續閱讀，請深呼吸，並拍拍自己的背。

具體來說，將任何 Function(X) 轉換為 Function(⊥) 是安全的，對於任何 X 都是如此。這比使用 Dart 的包羅萬象的 Function 類型更好，因為它更具體。

例如，您可以將任何一元函數儲存在一個欄位中，並動態調用它，以繞過靜態錯誤，如果您犯了錯誤，則用運行時錯誤代替它們：

1 2	Function(⊥) f; f = (int x) => x + 1;

1 2	// 123 作為 f 的參數的有效性在運行時檢查 (f as dynamic)(123);

這是一個在緊要關頭幫助您的小技巧。

現在我們可以討論 Null 了。

Dart 2 中的 Null

概念上的「底部」類型（所有類型的子類型）存在於 Dart 中，但這並不是全部。這樣的值也存在於 Dart 2 中！在 Dart 中，我們稱它為 Null，而該值就是 - 您猜對了 - null。

由於我可以使任何東西都為 null(/Null)，所以在 Dart 中荒謬的類型並不那麼荒謬。這使得它有點複雜。

注意：值 null 當然不是 Car，也不是 Person。我們確實收到了對 Dart 中非空類型的請求。因此，如果我們確實對 Dart 進行了這樣的更改，我們將需要一個新的底部類型，可能命名為 Nothing 之類的名稱，那時它將是一個更真實的底部類型。

Null 不僅具有與底部類型相同的所有荒謬用法，而且還有一個逃生出口。如果您真的需要從一個不能返回的函數中返回，或者調用一個不能被調用的函數，我們會給您一個出路！您可以將 null 傳遞進去！老實說，如果您從整體上看，我們不這樣做會有點不公平。

但是，對於一個原本簡單的聲明，它確實給出了很多警告：

1	Null nothing() => null;

Null 是 foo() 最特定的類型，所以它是一個合乎邏輯的選擇，也是一個良好的起點。如果您在其上調用不存在的方法，分析器也會善意地警告您：

1	nothing().x; // 錯誤！Null 上沒有成員 x

但这可能会造成安全的假象。

1 2	nothing().toString(); // 沒有錯誤：Null 定義了 toString() Foo foo = nothing(); // 沒有錯誤：foo 將變為 null

1
2
3

// 對於 f(x) 中的所有參數類型都可接受，
// 如果 f(x) 需要非 null 值，則會出現運行時錯誤
f(nothing());

如果您的目標是讓 nothing() 成為

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