Riverpod 2.0 代码生成与依赖注入

提示词优化器

使用Flutter + Riverpod 开发了提示词优化器

项目源码 ：JIULANG9/PromptOptimizer

Riverpod知识点简单记录一下

Flutter 状态管理方案众多（Provider、BLoC、GetX、Riverpod），但大多数存在以下问题：

• 编译时安全性不足 ：Provider 使用 BuildContext，容易出现运行时错误
• 依赖管理混乱：全局单例导致测试困难
• 样板代码过多：手动创建 Provider 繁琐且易出错

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核心原理

Riverpod vs Provider：为什么升级？

特性	Provider	Riverpod
依赖 BuildContext	✅ 是	❌ 否
编译时安全	❌ 否	✅ 是
代码生成	❌ 不支持	✅ 支持
测试友好	中	高
Provider 组合	困难	简单
性能	中	高

核心优势：

1. 无需 BuildContext：可以在任何地方读取 Provider
2. 编译时检查：类型错误在编译期发现，而非运行时
3. 自动依赖追踪：Provider 依赖关系自动管理
4. 更好的性能：精确重建，减少不必要的 Widget 重建

Riverpod 的三种 Provider 类型

// 1. Provider：不可变数据（配置、常量）
final configProvider = Provider<Config>((ref) => Config());

// 2. StateProvider：简单可变状态（计数器、开关）
final counterProvider = StateProvider<int>((ref) => 0);

// 3. StateNotifierProvider：复杂状态管理（MVI 架构）
final userProvider = StateNotifierProvider<UserNotifier, UserState>((ref) {
  return UserNotifier(ref.watch(apiProvider));
});

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@riverpod 注解：自动生成 Provider

传统写法 vs 代码生成

传统写法（手动创建 Provider）：

// ❌ 样板代码多，易出错
class SettingsNotifier extends StateNotifier<AppSettings> {
  SettingsNotifier(this._repository) : super(const AppSettings());
  
  final SettingsRepository _repository;
  
  void setThemeMode(ThemeModeSetting mode) {
    state = state.copyWith(themeMode: mode);
  }
}

// 手动定义 Provider
final settingsProvider = StateNotifierProvider<SettingsNotifier, AppSettings>((ref) {
  return SettingsNotifier(ref.watch(settingsRepositoryProvider));
});

代码生成写法（使用 @riverpod 注解）：

// ✅ 简洁、类型安全、自动生成 Provider
import 'package:riverpod_annotation/riverpod_annotation.dart';

part 'settings_provider.g.dart';

@riverpod
class SettingsNotifier extends _$SettingsNotifier {
  @override
  AppSettings build() {
    // 初始化状态
    return _repository.getSettings();
  }
  
  // 依赖自动注入
  SettingsRepository get _repository => ref.watch(settingsRepositoryProvider);
  
  void setThemeMode(ThemeModeSetting mode) {
    state = state.copyWith(themeMode: mode);
  }
}

// Provider 自动生成：settingsNotifierProvider

生成的代码 （settings_provider.g.dart）：

// 自动生成，无需手动编写
final settingsNotifierProvider = 
    StateNotifierProvider.autoDispose<SettingsNotifier, AppSettings>((ref) {
  return SettingsNotifier()..ref = ref;
});

代码生成的优势

• ✅ 减少 50% 样板代码
• ✅ 自动推断 Provider 类型
• ✅ 自动管理依赖关系
• ✅ 编译时检查依赖循环

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实战代码：设置管理的完整实现

1. 定义状态实体

// lib/features/settings/domain/entities/app_settings.dart

/// 应用设置（不可变状态）
class AppSettings {
  final ThemeModeSetting themeMode;
  final String locale;

  const AppSettings({
    this.themeMode = ThemeModeSetting.system,
    this.locale = 'zh',
  });

  AppSettings copyWith({
    ThemeModeSetting? themeMode,
    String? locale,
  }) {
    return AppSettings(
      themeMode: themeMode ?? this.themeMode,
      locale: locale ?? this.locale,
    );
  }
}

enum ThemeModeSetting { light, dark, system }

2. 实现 Repository（数据层）

// lib/features/settings/data/settings_repository.dart

import 'package:hive_flutter/hive_flutter.dart';

class SettingsRepository {
  final Box _box;

  SettingsRepository(this._box);

  /// 获取设置
  AppSettings getSettings() {
    final themeModeStr = _box.get('theme_mode', defaultValue: 'system');
    final locale = _box.get('locale', defaultValue: 'zh');

    return AppSettings(
      themeMode: ThemeModeSetting.values.firstWhere(
        (e) => e.name == themeModeStr,
        orElse: () => ThemeModeSetting.system,
      ),
      locale: locale,
    );
  }

  /// 保存主题模式
  Future<void> saveThemeMode(ThemeModeSetting mode) async {
    await _box.put('theme_mode', mode.name);
  }

  /// 保存语言
  Future<void> saveLocale(String locale) async {
    await _box.put('locale', locale);
  }
}

3. 使用 @riverpod 创建 Provider

// lib/features/settings/presentation/providers/settings_provider.dart

import 'package:flutter/material.dart';
import 'package:flutter_riverpod/flutter_riverpod.dart';
import 'package:hive_flutter/hive_flutter.dart';

import '../../data/settings_repository.dart';
import '../../domain/entities/app_settings.dart';

/// 设置状态 Notifier（MVI Intent 处理器）
class SettingsNotifier extends StateNotifier<AppSettings> {
  final SettingsRepository _repository;

  SettingsNotifier(this._repository) : super(const AppSettings()) {
    _loadSettings();
  }

  void _loadSettings() {
    state = _repository.getSettings();
  }

  /// Intent: 切换主题模式
  Future<void> setThemeMode(ThemeModeSetting mode) async {
    await _repository.saveThemeMode(mode);
    state = state.copyWith(themeMode: mode);
  }

  /// Intent: 切换语言
  Future<void> setLocale(String locale) async {
    await _repository.saveLocale(locale);
    state = state.copyWith(locale: locale);
  }

  /// 将 ThemeModeSetting 转换为 Flutter ThemeMode
  ThemeMode get flutterThemeMode {
    switch (state.themeMode) {
      case ThemeModeSetting.light:
        return ThemeMode.light;
      case ThemeModeSetting.dark:
        return ThemeMode.dark;
      case ThemeModeSetting.system:
        return ThemeMode.system;
    }
  }

  /// 获取当前 Locale
  Locale get currentLocale => Locale(state.locale);
}

// ─── Providers ───

/// Hive Settings Box Provider（由 main.dart 中 ProviderScope override 注入）
final settingsBoxProvider = Provider<Box>((ref) {
  throw UnimplementedError('settingsBoxProvider must be overridden');
});

/// 设置仓库 Provider
final settingsRepositoryProvider = Provider<SettingsRepository>((ref) {
  return SettingsRepository(ref.watch(settingsBoxProvider));
}, dependencies: [settingsBoxProvider]);

/// 设置状态 Provider
final settingsProvider = StateNotifierProvider<SettingsNotifier, AppSettings>((
  ref,
) {
  return SettingsNotifier(ref.watch(settingsRepositoryProvider));
}, dependencies: [settingsRepositoryProvider, settingsBoxProvider]);

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依赖注入：ProviderScope.overrides 实战

问题场景

在实际项目中，我们需要：

1. 开发环境：使用真实的数据库和 API
2. 测试环境：使用 Mock 数据，避免真实网络请求
3. 多环境配置：开发/测试/生产环境使用不同的配置

解决方案：ProviderScope.overrides

// lib/main.dart

Future<void> main() async {
  WidgetsFlutterBinding.ensureInitialized();

  // 初始化 Hive
  await Hive.initFlutter('hive_data');
  final settingsBox = await Hive.openBox('app_settings_ui');

  // 初始化数据库
  final database = AppDatabase();

  runApp(
    ProviderScope(
      // 依赖注入：覆盖默认 Provider 实现
      overrides: [
        // 注入 Hive Box
        settingsBoxProvider.overrideWithValue(settingsBox),
        
        // 注入数据库实例
        databaseProvider.overrideWithValue(database),
      ],
      child: const App(),
    ),
  );
}

测试中的依赖注入

// test/settings_provider_test.dart

import 'package:flutter_test/flutter_test.dart';
import 'package:flutter_riverpod/flutter_riverpod.dart';
import 'package:mockito/mockito.dart';

class MockSettingsRepository extends Mock implements SettingsRepository {}

void main() {
  test('setThemeMode should update state and persist', () async {
    // 1. 创建 Mock Repository
    final mockRepo = MockSettingsRepository();
    when(mockRepo.getSettings()).thenReturn(const AppSettings());
    when(mockRepo.saveThemeMode(any)).thenAnswer((_) async {});

    // 2. 创建 ProviderContainer 并注入 Mock
    final container = ProviderContainer(
      overrides: [
        settingsRepositoryProvider.overrideWithValue(mockRepo),
      ],
    );

    // 3. 获取 Notifier 并执行操作
    final notifier = container.read(settingsProvider.notifier);
    await notifier.setThemeMode(ThemeModeSetting.dark);

    // 4. 验证状态更新
    expect(
      container.read(settingsProvider).themeMode,
      ThemeModeSetting.dark,
    );

    // 5. 验证持久化调用
    verify(mockRepo.saveThemeMode(ThemeModeSetting.dark)).called(1);
  });
}

关键点：

• ✅ 使用 ProviderContainer 而非 ProviderScope（测试环境）
• ✅ 通过 overrides 注入 Mock 对象
• ✅ 验证状态更新和副作用（持久化调用）

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Provider 生命周期管理

自动销毁 vs 手动管理

// 1. 自动销毁（autoDispose）
@riverpod
class Counter extends _$Counter {
  @override
  int build() => 0;
  
  void increment() => state++;
}
// 生成：counterProvider（当无监听者时自动销毁）

// 2. 保持存活（不使用 autoDispose）
@Riverpod(keepAlive: true)
class GlobalConfig extends _$GlobalConfig {
  @override
  Config build() => Config();
}
// 生成：globalConfigProvider（永不销毁）

何时使用 autoDispose？

场景	使用 autoDispose	原因
页面级状态	✅ 是	离开页面后释放内存
全局配置	❌ 否	需要持久存在
网络请求	✅ 是	避免内存泄漏
数据库连接	❌ 否	频繁创建销毁影响性能

监听 Provider 生命周期

@riverpod
class UserNotifier extends _$UserNotifier {
  @override
  UserState build() {
    // 监听销毁事件
    ref.onDispose(() {
      print('UserNotifier disposed');
      _subscription?.cancel();
    });
    
    // 监听添加监听者
    ref.onAddListener(() {
      print('Listener added');
    });
    
    // 监听移除监听者
    ref.onRemoveListener(() {
      print('Listener removed');
    });
    
    return const UserState();
  }
}

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性能优化：select 与 watch 的正确用法

问题：过度重建

// ❌ 错误：监听整个状态，任何字段变化都会重建
class MyWidget extends ConsumerWidget {
  @override
  Widget build(BuildContext context, WidgetRef ref) {
    final state = ref.watch(optimizationProvider);
    
    // 只使用了 status 字段，但其他字段变化也会触发重建
    return Text(state.status.toString());
  }
}

解决方案：使用 select 精确监听

// ✅ 正确：只监听 status 字段
class MyWidget extends ConsumerWidget {
  @override
  Widget build(BuildContext context, WidgetRef ref) {
    final status = ref.watch(
      optimizationProvider.select((s) => s.status),
    );
    
    // 只有 status 变化时才会重建
    return Text(status.toString());
  }
}

性能对比

// 场景：状态有 10 个字段，每秒更新 1 个字段

// ❌ 使用 watch：每秒重建 10 次
final state = ref.watch(provider);

// ✅ 使用 select：每秒重建 1 次
final status = ref.watch(provider.select((s) => s.status));

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Provider 组合：依赖其他 Provider

简单依赖

// Provider A：API 配置
final apiConfigProvider = Provider<ApiConfig>((ref) {
  return ApiConfig(baseUrl: 'https://api.example.com');
});

// Provider B：依赖 Provider A
final apiServiceProvider = Provider<ApiService>((ref) {
  final config = ref.watch(apiConfigProvider);
  return ApiService(config);
});

// Provider C：依赖 Provider B
final userRepositoryProvider = Provider<UserRepository>((ref) {
  final apiService = ref.watch(apiServiceProvider);
  return UserRepository(apiService);
});

复杂依赖：多个 Provider

@riverpod
class OptimizationNotifier extends _$OptimizationNotifier {
  @override
  OptimizationState build() {
    // 依赖多个 Provider
    final useCase = ref.watch(optimizePromptUseCaseProvider);
    final settingsRepo = ref.watch(settingsRepositoryProvider);
    final apiConfigRepo = ref.watch(apiConfigRepositoryProvider);
    final templateRepo = ref.watch(templateRepositoryProvider);
    
    return const OptimizationState();
  }
}

依赖循环检测

// ❌ 错误：依赖循环（编译时报错）
final providerA = Provider((ref) {
  ref.watch(providerB);  // A 依赖 B
  return 'A';
});

final providerB = Provider((ref) {
  ref.watch(providerA);  // B 依赖 A → 循环依赖！
  return 'B';
});

// 编译错误：Circular dependency detected

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实践经验：常见问题与解决方案

问题 1：Provider 未找到

错误信息：

ProviderNotFoundException: No provider found for settingsProvider

原因 ：未在 ProviderScope 中包裹应用

解决方案：

void main() {
  runApp(
    ProviderScope(  // ← 必须包裹
      child: MyApp(),
    ),
  );
}

问题 2：代码生成失败

错误信息：

Could not find part file 'settings_provider.g.dart'

解决方案：

# 运行代码生成
dart run build_runner build --delete-conflicting-outputs

# 或持续监听
dart run build_runner watch --delete-conflicting-outputs

问题 3：状态未更新

错误写法：

// ❌ 使用 read 监听状态（不会触发重建）
final state = ref.read(settingsProvider);

正确写法：

// ✅ 使用 watch 监听状态
final state = ref.watch(settingsProvider);

规则：

• ref.watch：监听状态变化，自动重建 UI
• ref.read：一次性读取，不监听变化（用于事件处理）
• ref.listen：监听变化但不重建（用于副作用，如导航、Toast）

问题 4：内存泄漏

场景：在 Notifier 中订阅 Stream，但未取消订阅

解决方案：

@riverpod
class DataNotifier extends _$DataNotifier {
  StreamSubscription? _subscription;
  
  @override
  DataState build() {
    // 监听销毁事件，取消订阅
    ref.onDispose(() {
      _subscription?.cancel();
    });
    
    _subscription = dataStream.listen((data) {
      state = data;
    });
    
    return const DataState();
  }
}

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最佳实践

1. Provider 命名规范

// ✅ 推荐命名
final userProvider = ...;              // 状态 Provider
final userRepositoryProvider = ...;    // Repository Provider
final apiServiceProvider = ...;        // Service Provider

// ❌ 不推荐
final user = ...;                      // 不清晰
final userProv = ...;                  // 缩写

2. 文件组织

lib/features/settings/
├── data/
│   └── settings_repository.dart       # Repository
├── domain/
│   └── entities/
│       └── app_settings.dart          # 状态实体
└── presentation/
    └── providers/
        ├── settings_provider.dart     # Provider 定义
        └── settings_provider.g.dart   # 生成的代码

3. 依赖声明

// ✅ 显式声明依赖（便于测试和理解）
final settingsProvider = StateNotifierProvider<SettingsNotifier, AppSettings>((
  ref,
) {
  return SettingsNotifier(ref.watch(settingsRepositoryProvider));
}, dependencies: [
  settingsRepositoryProvider,  // 显式声明依赖
  settingsBoxProvider,
]);

4. 避免在 build 方法中执行副作用

// ❌ 错误：在 build 中执行异步操作
@override
Widget build(BuildContext context, WidgetRef ref) {
  ref.read(userProvider.notifier).loadUser();  // 每次重建都会调用
  return Container();
}

// ✅ 正确：在 initState 或事件处理中执行
@override
void initState() {
  super.initState();
  Future.microtask(() {
    ref.read(userProvider.notifier).loadUser();
  });
}

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总结

核心要点回顾

1. Riverpod vs Provider：无需 BuildContext、编译时安全、更好的性能
2. 代码生成 ：@riverpod 注解自动生成 Provider，减少样板代码
3. 依赖注入 ：ProviderScope.overrides 实现环境隔离和测试 Mock
4. 性能优化 ：使用 select 精确监听，避免过度重建
5. 生命周期 ：合理使用 autoDispose，避免内存泄漏

Riverpod 的优势

• ✅ 类型安全：编译时检查，减少运行时错误
• ✅ 测试友好：依赖注入简化 Mock
• ✅ 性能优越：精确重建，减少不必要的计算
• ✅ 代码简洁：代码生成减少样板代码

延伸阅读

• Riverpod 官方文档
• riverpod_generator 使用指南
• Flutter 状态管理最佳实践

下一篇预告

《Drift 数据库实战：类型安全的 SQLite 解决方案》将深入讲解：

• Drift vs sqflite 的核心差异
• 表定义和 DAO 模式
• 数据库迁移策略
• 响应式查询的实现

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提示词优化-项目源码

官方文档：

• Riverpod 2.6.1 文档
• riverpod_annotation 包

项目源码：

• 完整代码：https://github.com/JIULANG9/PromptOptimizer
• Settings Provider：lib/features/settings/presentation/providers/settings_provider.dart