第二课：Dart语言快速入门 - Flutter开发的基石

一、Dart语言概述：为什么选择Dart？

在学习Flutter之前，我们必须先掌握其编程语言------Dart。让我们了解一下为什么Flutter选择Dart作为开发语言：

Dart的四大优势

1. 面向对象：一切皆对象，完全的OOP语言

2. 强类型：支持类型推断，兼具灵活性和安全性

3. AOT/JIT编译：开发时JIT热重载，发布时AOT高性能

4. 单线程+异步：基于事件循环的异步模型，避免阻塞

Dart vs 其他语言

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JavaScript - 解释型，弱类型，浏览器端
Java/Kotlin - AOT编译，强类型，Android原生
Swift - AOT编译，强类型，iOS原生
Dart - 兼具JIT/AOT，强类型，跨平台

二、Dart开发环境搭建

2.1 在线DartPad（快速体验）

访问 DartPad，无需安装即可编写Dart代码。

2.2 本地环境（推荐）

bash

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# 如果你已经安装了Flutter，Dart已包含在内
# 可以单独安装Dart SDK
# macOS/Linux
brew tap dart-lang/dart
brew install dart

# Windows
# 从 https://dart.dev/get-dart 下载安装包

2.3 第一个Dart程序

在VS Code中创建 hello.dart：

dart

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void main() {
  print('Hello, Dart!');
  print('当前时间: ${DateTime.now()}');
}

// 运行方法：
// 1. 终端：dart hello.dart
// 2. VS Code：右键 -> Run Code

三、Dart基础语法精讲

3.1 变量与常量

dart

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// 变量声明 - 四种方式
void variablesDemo() {
  // 1. var - 类型推断（推荐）
  var name = '张三';
  var age = 25;
  var height = 1.75;
  
  // 2. 明确类型声明
  String school = '清华大学';
  int score = 95;
  double weight = 65.5;
  bool isStudent = true;
  
  // 3. dynamic - 动态类型（谨慎使用）
  dynamic dynamicValue = '我是字符串';
  dynamicValue = 100;  // 可以重新赋值为数字
  dynamicValue = true; // 可以重新赋值为布尔值
  
  // 4. Object - 所有类的基类
  Object objectValue = '我也是字符串';
  objectValue = 200;   // 可以重新赋值
  
  // 常量声明
  // final - 运行时常量
  final currentTime = DateTime.now();
  final List<String> hobbies = ['篮球', '音乐', '编程'];
  
  // const - 编译时常量
  const PI = 3.14159;
  const MAX_SIZE = 100;
  const List<int> numbers = [1, 2, 3, 4, 5];
  
  print('''
  变量示例：
  姓名: $name
  年龄: $age岁
  BMI: ${weight / (height * height)}
  是否学生: $isStudent
  圆周率: $PI
  ''');
}

3.2 数据类型详解

dart

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void dataTypesDemo() {
  // 1. 数字类型
  int integer = 42;          // 整数
  double floating = 3.14;    // 浮点数
  num number = 10;          // num可以是int或double
  number = 10.5;
  
  // 数字操作
  print('数字运算：');
  print('5 + 3 = ${5 + 3}');
  print('5 - 3 = ${5 - 3}');
  print('5 * 3 = ${5 * 3}');
  print('5 / 3 = ${5 / 3}');     // 结果是double
  print('5 ~/ 3 = ${5 ~/ 3}');   // 整除，结果是int
  print('5 % 3 = ${5 % 3}');     // 取余
  
  // 2. 字符串
  String str1 = '单引号字符串';
  String str2 = "双引号字符串";
  String str3 = '''
  多行
  字符串
  示例
  ''';
  
  // 字符串插值
  String name = '李四';
  int score = 98;
  String message = '学生$name的分数是${score + 2}分';
  print(message);
  
  // 3. 布尔类型
  bool isTrue = true;
  bool isFalse = false;
  bool result = (5 > 3) && (10 < 20);
  
  // 4. 列表（数组）
  List<String> fruits = ['苹果', '香蕉', '橙子'];
  fruits.add('葡萄');      // 添加元素
  fruits.remove('香蕉');   // 删除元素
  
  // 列表遍历
  print('水果列表：');
  for (var fruit in fruits) {
    print('- $fruit');
  }
  
  // 5. 集合（去重）
  Set<int> numbers = {1, 2, 3, 3, 4}; // {1, 2, 3, 4}
  numbers.add(5);
  numbers.add(3); // 不会重复添加
  
  // 6. 映射（字典/对象）
  Map<String, dynamic> person = {
    'name': '王五',
    'age': 30,
    'isMarried': false,
    'hobbies': ['读书', '旅行']
  };
  
  print('个人信息：');
  print('姓名: ${person['name']}');
  print('爱好: ${person['hobbies']}');
  
  // 7. Runes（Unicode字符）
  String heart = '\u2665';
  String smile = '\u{1f600}';
  print('特殊字符: $heart $smile');
}

3.3 控制流程

dart

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void controlFlowDemo() {
  int score = 85;
  
  // 1. if-else
  print('成绩评定：');
  if (score >= 90) {
    print('优秀');
  } else if (score >= 80) {
    print('良好');  // 输出这个
  } else if (score >= 60) {
    print('及格');
  } else {
    print('不及格');
  }
  
  // 2. for循环
  print('\nfor循环：');
  for (int i = 1; i <= 5; i++) {
    print('第$i次循环');
  }
  
  // 3. for-in循环
  List<String> colors = ['红', '绿', '蓝'];
  for (var color in colors) {
    print('颜色: $color');
  }
  
  // 4. forEach循环
  print('\nforEach：');
  colors.forEach((color) {
    print('颜色: $color');
  });
  
  // 5. while循环
  print('\nwhile循环：');
  int count = 0;
  while (count < 3) {
    print('count = $count');
    count++;
  }
  
  // 6. do-while循环
  print('\ndo-while循环：');
  int i = 0;
  do {
    print('i = $i');
    i++;
  } while (i < 3);
  
  // 7. switch-case
  String grade = 'B';
  print('\nswitch-case：');
  switch (grade) {
    case 'A':
      print('优秀');
      break;
    case 'B':
      print('良好');  // 输出这个
      break;
    case 'C':
      print('中等');
      break;
    default:
      print('其他');
  }
}

四、函数：Dart的核心特性

4.1 函数基础

dart

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// 1. 基本函数
int add(int a, int b) {
  return a + b;
}

// 2. 箭头函数（单行表达式）
int multiply(int a, int b) => a * b;

// 3. 可选位置参数
String introduce(String name, [int? age, String? city]) {
  String result = '我是$name';
  if (age != null) result += '，今年$age岁';
  if (city != null) result += '，来自$city';
  return result;
}

// 4. 可选命名参数
void printPerson({String? name, int? age, bool isStudent = false}) {
  print('姓名: $name, 年龄: $age, 学生: $isStudent');
}

// 5. 混合参数
void mixedParams(String required, [int? optionalPos], {String? optionalNamed}) {
  print('必需: $required, 可选位置: $optionalPos, 可选命名: $optionalNamed');
}

// 6. 函数作为参数
void processNumbers(List<int> numbers, int Function(int) processor) {
  for (var number in numbers) {
    var result = processor(number);
    print('处理结果: $result');
  }
}

void functionsDemo() {
  // 调用函数
  print('5 + 3 = ${add(5, 3)}');
  print('5 × 3 = ${multiply(5, 3)}');
  
  // 可选参数调用
  print(introduce('张三'));
  print(introduce('李四', 25));
  print(introduce('王五', 30, '北京'));
  
  // 命名参数调用
  printPerson(name: '赵六', age: 28);
  printPerson(age: 22, name: '钱七');
  printPerson(isStudent: true, name: '孙八');
  
  // 函数作为参数
  processNumbers([1, 2, 3, 4, 5], (n) => n * n);
  
  // 匿名函数
  var sayHello = (String name) {
    return 'Hello, $name!';
  };
  print(sayHello('Dart'));
}

4.2 高阶函数应用

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void higherOrderFunctions() {
  List<int> numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10];
  
  // 1. map - 转换
  var squared = numbers.map((n) => n * n).toList();
  print('平方: $squared');
  
  // 2. where - 过滤
  var evens = numbers.where((n) => n % 2 == 0).toList();
  print('偶数: $evens');
  
  // 3. reduce - 累积
  var sum = numbers.reduce((value, element) => value + element);
  print('总和: $sum');
  
  // 4. fold - 带初始值的累积
  var product = numbers.fold(1, (value, element) => value * element);
  print('乘积: $product');
  
  // 5. forEach - 遍历
  print('遍历输出:');
  numbers.forEach((n) => print('数字: $n'));
  
  // 6. any - 是否有满足条件的
  bool hasLargeNumber = numbers.any((n) => n > 8);
  print('是否有大于8的数: $hasLargeNumber');
  
  // 7. every - 是否都满足条件
  bool allPositive = numbers.every((n) => n > 0);
  print('是否都大于0: $allPositive');
}

五、面向对象编程

5.1 类与对象

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// 1. 基础类定义
class Person {
  // 属性
  String name;
  int age;
  
  // 构造函数
  Person(this.name, this.age);
  
  // 命名构造函数
  Person.student(this.name, this.age, this.grade);
  
  // Getter
  String get description => '$name，$age岁';
  
  // Setter
  set updateAge(int newAge) {
    if (newAge > 0) {
      age = newAge;
    }
  }
  
  // 方法
  void introduce() {
    print('大家好，我是$name，今年$age岁');
  }
  
  // 重写toString
  @override
  String toString() {
    return 'Person{name: $name, age: $age}';
  }
}

// 2. 继承
class Student extends Person {
  String studentId;
  double score;
  
  Student(String name, int age, this.studentId, this.score) 
      : super(name, age);
  
  // 重写父类方法
  @override
  void introduce() {
    super.introduce(); // 调用父类方法
    print('我的学号是$studentId，成绩是$score分');
  }
  
  // 添加新方法
  void study() {
    print('$name正在学习...');
  }
}

// 3. 抽象类
abstract class Animal {
  String name;
  
  Animal(this.name);
  
  // 抽象方法
  void makeSound();
  
  // 具体方法
  void sleep() {
    print('$name正在睡觉');
  }
}

class Dog extends Animal {
  Dog(String name) : super(name);
  
  @override
  void makeSound() {
    print('$name: 汪汪汪！');
  }
}

// 4. 混入（Mixin）
mixin Swimmer {
  void swim() {
    print('正在游泳');
  }
}

mixin Flyer {
  void fly() {
    print('正在飞翔');
  }
}

class Duck with Swimmer, Flyer {
  String name = '鸭子';
}

// 5. 接口（隐式）
class Car {
  void drive() {
    print('汽车在行驶');
  }
}

class ElectricCar implements Car {
  @override
  void drive() {
    print('电动汽车在静音行驶');
  }
}

void oopDemo() {
  // 创建对象
  var person = Person('张三', 25);
  person.introduce();
  print(person.description);
  
  // 学生对象
  var student = Student('李四', 20, '2023001', 95.5);
  student.introduce();
  student.study();
  
  // 动物对象
  var dog = Dog('旺财');
  dog.makeSound();
  dog.sleep();
  
  // 混入对象
  var duck = Duck();
  duck.swim();
  duck.fly();
  
  // 接口对象
  var car = ElectricCar();
  car.drive();
}

5.2 工厂构造函数与单例模式

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class Database {
  static Database? _instance;
  
  // 私有构造函数
  Database._internal() {
    print('数据库连接已建立');
  }
  
  // 工厂构造函数 - 单例模式
  factory Database() {
    _instance ??= Database._internal();
    return _instance!;
  }
  
  void query(String sql) {
    print('执行查询: $sql');
  }
}

void singletonDemo() {
  var db1 = Database();
  var db2 = Database();
  
  print('db1和db2是同一个实例: ${identical(db1, db2)}');
  
  db1.query('SELECT * FROM users');
}

六、异步编程（Flutter开发核心）

6.1 Future基础

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import 'dart:async';

void futureDemo() async {
  print('程序开始');
  
  // 1. 基本Future
  Future.delayed(Duration(seconds: 2), () {
    print('2秒后执行');
  });
  
  // 2. Future的链式调用
  fetchUserData()
    .then((data) {
      print('获取到数据: $data');
      return processData(data);
    })
    .then((processedData) {
      print('处理后的数据: $processedData');
    })
    .catchError((error) {
      print('发生错误: $error');
    })
    .whenComplete(() {
      print('操作完成');
    });
  
  // 3. async/await（推荐）
  try {
    print('开始异步任务');
    String data = await fetchUserData();
    String result = await processData(data);
    print('async/await结果: $result');
  } catch (e) {
    print('捕获错误: $e');
  }
  
  print('程序继续执行'); // 这行会立即执行
}

Future<String> fetchUserData() {
  return Future.delayed(Duration(seconds: 1), () {
    // 模拟网络请求
    return '用户数据JSON';
  });
}

Future<String> processData(String data) {
  return Future.delayed(Duration(milliseconds: 500), () {
    return '处理后的$data';
  });
}

6.2 Stream数据流

dart

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void streamDemo() async {
  print('Stream示例开始');
  
  // 1. 创建Stream
  Stream<int> numberStream = Stream.fromIterable([1, 2, 3, 4, 5]);
  
  // 2. 监听Stream
  numberStream.listen(
    (number) {
      print('接收到数字: $number');
    },
    onError: (error) {
      print('发生错误: $error');
    },
    onDone: () {
      print('Stream完成');
    },
    cancelOnError: false,
  );
  
  // 3. async* 生成器
  Stream<int> countStream(int max) async* {
    for (int i = 1; i <= max; i++) {
      await Future.delayed(Duration(milliseconds: 300));
      yield i; // 产生数据
    }
  }
  
  // 4. 使用await for处理Stream
  print('开始计数:');
  await for (var number in countStream(5)) {
    print('计数: $number');
  }
  print('计数完成');
  
  // 5. Stream常用操作
  var transformedStream = countStream(3)
    .map((n) => n * 2)          // 转换
    .where((n) => n > 3)        // 过滤
    .take(2);                   // 限制数量
  
  print('转换后的Stream:');
  await for (var n in transformedStream) {
    print('结果: $n');
  }
}

七、空安全与最新特性

7.1 空安全（Null Safety）

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void nullSafetyDemo() {
  // 非空类型（编译时检查）
  String name = '张三';  // 不能为null
  // name = null;       // 编译错误
  
  // 可空类型
  String? nullableName = null;  // 可以为null
  nullableName = '李四';        // 也可以赋值
  
  // 空安全操作符
  String? possibleName;
  
  // 1. 条件访问
  int? length = possibleName?.length;
  print('长度: $length');  // null
  
  // 2. 空合并运算符 ??
  String safeName = possibleName ?? '默认名字';
  print('安全名字: $safeName');  // 默认名字
  
  // 3. 空断言操作符 !
  String definitelyName = nullableName!;  // 确保不为null
  print('确定的名字: $definitelyName');
  
  // 4. late关键字（延迟初始化）
  late String lateName;
  lateName = '延迟初始化';  // 必须在使用前初始化
  print('late名字: $lateName');
  
  // 5. required参数
  void printInfo({required String name, required int age}) {
    print('$name, $age岁');
  }
  
  printInfo(name: '王五', age: 30);
}

7.2 最新特性（Dart 3.0+）

dart

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void dart3Features() {
  // 1. 模式匹配（Pattern Matching）
  var numbers = [1, 2, 3];
  
  // 列表模式
  var [x, y, z] = numbers;
  print('解构: $x, $y, $z');
  
  // 2. switch表达式增强
  var status = 'success';
  var message = switch (status) {
    'success' => '操作成功',
    'error' => '操作失败',
    'loading' => '加载中...',
    _ => '未知状态',
  };
  print('状态: $message');
  
  // 3. 密封类（Sealed Class）
  var shape = Shape.circle(radius: 5);
  var area = switch (shape) {
    Circle(radius: var r) => 3.14 * r * r,
    Square(side: var s) => s * s,
    Rectangle(width: var w, height: var h) => w * h,
  };
  print('面积: $area');
}

// 密封类示例
sealed class Shape {}
class Circle extends Shape {
  final double radius;
  Circle({required this.radius});
}
class Square extends Shape {
  final double side;
  Square({required this.side});
}
class Rectangle extends Shape {
  final double width;
  final double height;
  Rectangle({required this.width, required this.height});
}

八、Flutter中Dart最佳实践

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// 1. 使用const构造函数
class FlutterWidget {
  final String title;
  final int count;
  
  const FlutterWidget(this.title, this.count);
}

// 2. 扩展方法
extension StringExtension on String {
  bool get isEmail {
    return RegExp(r'^[\w-]+(\.[\w-]+)*@[\w-]+(\.[\w-]+)+$').hasMatch(this);
  }
  
  String get capitalize {
    if (isEmpty) return this;
    return this[0].toUpperCase() + substring(1);
  }
}

// 3. 使用mixin复用代码
mixin ValidationMixin {
  bool isValidEmail(String email) => email.isEmail;
  bool isValidPassword(String password) => password.length >= 6;
}

class LoginForm with ValidationMixin {
  void submit(String email, String password) {
    if (isValidEmail(email) && isValidPassword(password)) {
      print('登录成功');
    } else {
      print('输入无效');
    }
  }
}

void flutterBestPractices() {
  // 使用const创建对象
  const widget = FlutterWidget('标题', 10);
  
  // 使用扩展方法
  String email = 'test@example.com';
  print('邮箱有效: ${email.isEmail}');
  print('首字母大写: ${'hello'.capitalize}');
  
  // 使用mixin
  var form = LoginForm();
  form.submit('user@test.com', '123456');
}

九、实战练习：学生成绩管理系统

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import 'dart:io';

class Student {
  final String id;
  final String name;
  final Map<String, double> scores;
  
  Student(this.id, this.name, this.scores);
  
  double get averageScore {
    if (scores.isEmpty) return 0;
    return scores.values.reduce((a, b) => a + b) / scores.length;
  }
  
  void display() {
    print('学号: $id, 姓名: $name');
    scores.forEach((subject, score) {
      print('  $subject: $score分');
    });
    print('  平均分: ${averageScore.toStringAsFixed(1)}');
  }
}

class GradeManager {
  final List<Student> students = [];
  
  void addStudent() {
    print('请输入学号:');
    var id = stdin.readLineSync()!;
    
    print('请输入姓名:');
    var name = stdin.readLineSync()!;
    
    var scores = <String, double>{};
    var moreSubjects = true;
    
    while (moreSubjects) {
      print('请输入科目名称 (输入q结束):');
      var subject = stdin.readLineSync()!;
      if (subject.toLowerCase() == 'q') {
        moreSubjects = false;
        continue;
      }
      
      print('请输入$subject成绩:');
      var score = double.parse(stdin.readLineSync()!);
      scores[subject] = score;
    }
    
    students.add(Student(id, name, scores));
    print('学生添加成功!');
  }
  
  void showAllStudents() {
    if (students.isEmpty) {
      print('暂无学生数据');
      return;
    }
    
    print('\n=== 所有学生成绩 ===');
    for (var student in students) {
      student.display();
      print('---');
    }
  }
  
  void findTopStudent() {
    if (students.isEmpty) {
      print('暂无学生数据');
      return;
    }
    
    var topStudent = students.reduce((a, b) => 
      a.averageScore > b.averageScore ? a : b);
    
    print('\n=== 最高分学生 ===');
    topStudent.display();
  }
  
  Future<void> saveToFile() async {
    var file = File('students.txt');
    var sink = file.openWrite();
    
    for (var student in students) {
      sink.write('${student.id},${student.name}');
      student.scores.forEach((subject, score) {
        sink.write(',$subject:$score');
      });
      sink.writeln();
    }
    
    await sink.close();
    print('数据已保存到文件');
  }
}

void runGradeManager() async {
  var manager = GradeManager();
  var running = true;
  
  while (running) {
    print('\n=== 学生成绩管理系统 ===');
    print('1. 添加学生');
    print('2. 显示所有学生');
    print('3. 查找最高分学生');
    print('4. 保存到文件');
    print('5. 退出');
    print('请选择操作 (1-5):');
    
    var choice = stdin.readLineSync();
    
    switch (choice) {
      case '1':
        manager.addStudent();
        break;
      case '2':
        manager.showAllStudents();
        break;
      case '3':
        manager.findTopStudent();
        break;
      case '4':
        await manager.saveToFile();
        break;
      case '5':
        running = false;
        print('感谢使用，再见!');
        break;
      default:
        print('无效选择，请重新输入');
    }
  }
}

void main() async {
  print('=== Dart语言实战：学生成绩管理系统 ===');
  await runGradeManager();
}