(轉)Kotlin-協程

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協程是什么

協程并不是 Kotlin 提出來的新概念,其他的一些編程語言,例如:Go、Python 等都可以在語言層面上實現協程,甚至是 Java,也可以通過使用擴展庫來間接地支持協程。

當在網上搜索協程時,我們會看到:

  • Kotlin 官方文檔說「本質上,協程是輕量級的線程」。
  • 很多博客提到「不需要從用戶態切換到內核態」、「是協作式的」等等。

作為 Kotlin 協程的初學者,這些概念并不是那么容易讓人理解。這些往往是作者根據自己的經驗總結出來的,只看結果,而不管過程就不容易理解協程。

「協程 Coroutines」源自 Simula 和 Modula-2 語言,這個術語早在 1958 年就被 Melvin Edward Conway 發明并用于構建匯編程序,說明協程是一種編程思想,并不局限于特定的語言。

Go 語言也有協程,叫 Goroutines,從英文拼寫就知道它和 Coroutines 還是有些差別的(設計思想上是有關系的),否則 Kotlin 的協程完全可以叫 Koroutines 了。

因此,對一個新術語,我們需要知道什么是「標準」術語,什么是變種。

當我們討論協程和線程的關系時,很容易陷入中文的誤區,兩者都有一個「程」字,就覺得有關系,其實就英文而言,Coroutines 和 Threads 就是兩個概念。

從 Android 開發者的角度去理解它們的關系:

  • 我們所有的代碼都是跑在線程中的,而線程是跑在進程中的。
  • 協程沒有直接和操作系統關聯,但它不是空中樓閣,它也是跑在線程中的,可以是單線程,也可以是多線程。
  • 單線程中的協程總的執行時間并不會比不用協程少。
  • Android 系統上,如果在主線程進行網絡請求,會拋出 NetworkOnMainThreadException,對于在主線程上的協程也不例外,這種場景使用協程還是要切線程的。

協程設計的初衷是為了解決并發問題,讓 「協作式多任務」 實現起來更加方便。這里就先不展開「協作式多任務」的概念,等我們學會了怎么用再講。

雖說協程就是 Kotlin 提供的一套線程封裝的 API,但并不是說協程就是為線程而生的。

不過,我們學習 Kotlin 中的協程,一開始確實可以從線程控制的角度來切入。因為在 Kotlin 中,協程的一個典型的使用場景就是線程控制。就像 Java 中的 Executor 和 Android 中的 AsyncTask,Kotlin 中的協程也有對 Thread API 的封裝,讓我們可以在寫代碼時,不用關注多線程就能夠很方便地寫出并發操作。

在 Java 中要實現并發操作通常需要開啟一個 Thread

// java
new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        ...
    }
}).start();

這里僅僅只是開啟了一個新線程,至于它何時結束、執行結果怎么樣,我們在主線程中是無法直接知道的。

Kotlin 中同樣可以通過線程的方式去寫:

// Kotlin
Thread({
    ...
}).start()

可以看到,和 Java 一樣也擺脫不了直接使用 Thread 的那些困難和不方便:

  • 線程什么時候執行結束
  • 線程間的相互通信
  • 多個線程的管理

我們可以用 Java 的 Executor 線程池來進行線程管理:


val executor = Executors.newCachedThreadPool()
executor.execute({
    ...
})

用 Android 的 AsyncTask 來解決線程間通信:


object : AsyncTask<T0, T1, T2> { 
    override fun doInBackground(vararg args: T0): String { ... }
    override fun onProgressUpdate(vararg args: T1) { ... }
    override fun onPostExecute(t3: T3) { ... }
}

AsyncTask 是 Android 對線程池 Executor 的封裝,但它的缺點也很明顯:

  • 需要處理很多回調,如果業務多則容易陷入「回調地獄」。
  • 硬是把業務拆分成了前臺、中間更新、后臺三個函數。

看到這里你很自然想到使用 RxJava 解決回調地獄,它確實可以很方便地解決上面的問題。

RxJava,準確來講是 ReactiveX 在 Java 上的實現,是一種響應式程序框架,我們通過它提供的「Observable」的編程范式進行鏈式調用,可以很好地消除回調。

使用協程,同樣可以像 Rx 那樣有效地消除回調地獄,不過無論是設計理念,還是代碼風格,兩者是有很大區別的,協程在寫法上和普通的順序代碼類似。

這里并不會比較 RxJava 和協程哪個好,或者討論誰取代誰的問題,我這里只給出一個建議,你最好都去了解下,因為協程和 Rx 的設計思想本來就不同。

下面的例子是使用協程進行網絡請求獲取用戶信息并顯示到 UI 控件上:

???
launch({
    val user = api.getUser() // ?? 網絡請求(IO 線程)
    nameTv.text = user.name  // ?? 更新 UI(主線程)
})

這里只是展示了一個代碼片段,launch 并不是一個頂層函數,它必須在一個對象中使用,我們之后再講,這里只關心它內部業務邏輯的寫法。

launch 函數加上實現在 {} 中具體的邏輯,就構成了一個協程。

通常我們做網絡請求,要不就傳一個 callback,要不就是在 IO 線程里進行阻塞式的同步調用,而在這段代碼中,上下兩個語句分別工作在兩個線程里,但寫法上看起來和普通的單線程代碼一樣。

這里的 api.getUser 是一個掛起函數,所以能夠保證 nameTv.text 的正確賦值,這就涉及到了協程中最著名的「非阻塞式掛起」。這個名詞看起來不是那么容易理解,我們后續的文章會專門對這個概念進行講解。現在先把這個概念放下,只需要記住協程就是這樣寫的就行了。

這種「用同步的方式寫異步的代碼」看起來很方便吧,那么我們來看看協程具體好在哪。

協程好在哪

開始之前

在講之前,我們需要先了解一下「閉包」這個概念,調用 Kotlin 協程中的 API,經常會用到閉包寫法。

其實閉包并不是 Kotlin 中的新概念,在 Java 8 中就已經支持。

我們先以 Thread 為例,來看看什么是閉包:

???
// 創建一個 Thread 的完整寫法
Thread(object : Runnable {
    override fun run() {
        ...
    }
})

// 滿足 SAM,先簡化為
Thread({
    ...
})

// 使用閉包,再簡化為
Thread {
    ...
}

形如 Thread {...} 這樣的結構中 {} 就是一個閉包。

在 Kotlin 中有這樣一個語法糖:當函數的最后一個參數是 lambda 表達式時,可以將 lambda 寫在括號外。這就是它的閉包原則。

在這里需要一個類型為 Runnable 的參數,而 Runnable 是一個接口,且只定義了一個函數 run,這種情況滿足了 Kotlin 的 SAM,可以轉換成傳遞一個 lambda 表達式(第二段),因為是最后一個參數,根據閉包原則我們就可以直接寫成 Thread {...}(第三段) 的形式。

對于上文所使用的 launch 函數,可以通過閉包來進行簡化 :

???
launch {
    ...
}

基本使用

前面提到,launch 函數不是頂層函數,是不能直接用的,可以使用下面四種方法來創建協程:

???
// 方法一:使用 runBlocking 頂層函數
runBlocking {
    getImage(imageId)
}

// 方法二:使用 GlobalScope 單例對象:可以直接調用 launch 開啟協程
GlobalScope.launch {
    getImage(imageId)
}

// 方法三:自行通過 CoroutineContext 創建一個 CoroutineScope 對象
// 需要一個類型為 CoroutineContext 的參數
val coroutineScope = CoroutineScope(context)
coroutineScope.launch {
    getImage(imageId)
}

//方法四:async 函數啟動新的協程,通過 await 獲取結果
coroutineScope.launch(Dispatchers.Main) {
    // async 函數啟動新的協程
    val avatar: Deferred = async { api.getAvatar(user) }    // 獲取用戶頭像
    val logo: Deferred = async { api.getCompanyLogo(user) } // 獲取用戶所在公司的 logo
    // 獲取返回值
    show(avatar.await(), logo.await())                     // 更新 UI
}

  • 方法一通常適用于單元測試的場景,而業務開發中不會用到這種方法,因為它是線程阻塞的。
  • 方法二和使用 runBlocking 的區別在于不會阻塞線程。但在 Android 開發中同樣不推薦這種用法,因為它的生命周期會和 app 一致,且不能取消(什么是協程的取消后面的文章會講)。
  • 方法三是比較推薦的使用方法,我們可以通過 context 參數去管理和控制協程的生命周期(這里的 context 和 Android 里的不是一個東西,是一個更通用的概念,會有一個 Android 平臺的封裝來配合使用)。
    關于 CoroutineScopeCoroutineContext 的更多內容后面的文章再講。

接下來我們主要來對比 launchasync 這兩個函數。

  • 相同點:它們都可以用來啟動一個協程,返回的都是 Coroutine,我們這里不需要糾結具體是返回哪個類。

  • 不同點:async 返回的 Coroutine 多實現了 Deferred 接口。

可以看到 方法四中 avatar 和 logo 的類型可以聲明為 Deferred ,通過 await 獲取結果并且更新到 UI 上顯示。

await 函數簽名如下:


public suspend fun await(): T

關于 Deferred 更深入的知識就不在這里過多闡述,它的意思就是延遲,也就是結果稍后才能拿到。

我們調用 Deferred.await() 就可以得到結果了。

協程最常用的功能是并發,而并發的典型場景就是多線程。可以使用 Dispatchers.IO 參數把任務切到 IO 線程執行:


coroutineScope.launch(Dispatchers.IO) {
    ...
}

也可以使用 Dispatchers.Main 參數切換到主線程:

???
coroutineScope.launch(Dispatchers.Main) {
    ...
}

所以在「協程是什么」一節中講到的異步請求的例子完整寫出來是這樣的:

???
coroutineScope.launch(Dispatchers.Main) {   // 在主線程開啟協程
    val user = api.getUser() // IO 線程執行網絡請求
    nameTv.text = user.name  // 主線程更新 UI
}

而通過 Java 實現以上邏輯,我們通常需要這樣寫:

??
api.getUser(new Callback<User>() {
    @Override
    public void success(User user) {
        runOnUiThread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                nameTv.setText(user.name);
            }
        })
    }

    @Override
    public void failure(Exception e) {
        ...
    }
});

這種回調式的寫法,打破了代碼的順序結構和完整性,讀起來相當難受。

協程的「1 到 0」

對于回調式的寫法,如果并發場景再復雜一些,代碼的嵌套可能會更多,這樣的話維護起來就非常麻煩。但如果你使用了 Kotlin 協程,多層網絡請求只需要這么寫:

???
coroutineScope.launch(Dispatchers.Main) {       // 開始協程:主線程
    val token = api.getToken()                  // 網絡請求:IO 線程
    val user = api.getUser(token)               // 網絡請求:IO 線程
    nameTv.text = user.name                     // 更新 UI:主線程
}

如果遇到的場景是多個網絡請求需要等待所有請求結束之后再對 UI 進行更新。比如以下兩個請求:

???
api.getAvatar(user, callback)
api.getCompanyLogo(user, callback)

如果使用回調式的寫法,那么代碼可能寫起來既困難又別扭。于是我們可能會選擇妥協,通過先后請求代替同時請求:

???
api.getAvatar(user) { avatar ->
    api.getCompanyLogo(user) { logo ->
        show(merge(avatar, logo))
    }
}

在實際開發中如果這樣寫,本來能夠并行處理的請求被強制通過串行的方式去實現,可能會導致等待時間長了一倍,也就是性能差了一倍。

而如果使用協程,可以直接把兩個并行請求寫成上下兩行,最后再把結果進行合并,即采用上述的方法四:

???
coroutineScope.launch(Dispatchers.Main) {
    //            ??  async 函數之后再講
    val avatar = async { api.getAvatar(user) }    // 獲取用戶頭像
    val logo = async { api.getCompanyLogo(user) } // 獲取用戶所在公司的 logo
    val merged = suspendingMerge(avatar, logo)    // 合并結果
    //                  ??
    show(merged) // 更新 UI
}

可以看到,即便是比較復雜的并行網絡請求,也能夠通過協程寫出結構清晰的代碼。需要注意的是 suspendingMerge 并不是協程 API 中提供的方法,而是我們自定義的一個可「掛起」的結果合并方法。

讓復雜的并發代碼,寫起來變得簡單且清晰,是協程的優勢。

這里,兩個沒有相關性的后臺任務,因為用了協程,被安排得明明白白,互相之間配合得很好,也就是我們之前說的「協作式任務」。

本來需要回調,現在直接沒有回調了,這種從 1 到 0 的設計思想真的妙哉。

在了解了協程的作用和優勢之后,我們再來看看協程是怎么使用的。

協程怎么用

在項目中配置對 Kotlin 協程的支持

在使用協程之前,我們需要在 build.gradle 文件中增加對 Kotlin 協程的依賴:

  • 項目根目錄下的 build.gradle :
//groovy
buildscript {
    ...
    ext.kotlin_coroutines = '1.3.1'
    ...
}

  • Module 下的 build.gradle :
//Groovy
dependencies {
    ...
    //                                       ?? 依賴協程核心庫
    implementation "org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-core:$kotlin_coroutines"
    //                                       ?? 依賴當前平臺所對應的平臺庫
    implementation "org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-android:$kotlin_coroutines"
    ...
}

Kotlin 協程是以官方擴展庫的形式進行支持的。而且,我們所使用的「核心庫」和 「平臺庫」的版本應該保持一致。

  • 核心庫中包含的代碼主要是協程的公共 API 部分。有了這一層公共代碼,才使得協程在各個平臺上的接口得到統一。
  • 平臺庫中包含的代碼主要是協程框架在具體平臺的具體實現方式。因為多線程在各個平臺的實現方式是有所差異的。

完成了以上的準備工作就可以開始使用協程了。

開始使用協程

協程最簡單的使用方法,其實在前面章節就已經看到了。我們可以通過一個 launch 函數實現線程切換的功能:

???
coroutineScope.launch(Dispatchers.IO) {
    ...
}

這個 launch 函數,它具體的含義是:我要創建一個新的協程,并在指定的線程上運行它。這個被創建、被運行的所謂「協程」是誰?就是你傳給 launch 的那些代碼,這一段連續代碼叫做一個「協程」。

所以,什么時候用協程?當你需要切線程或者指定線程的時候。你要在后臺執行任務?切!

???
launch(Dispatchers.IO) {
    val image = getImage(imageId)
}

然后需要在前臺更新界面?再切!

???
coroutineScope.launch(Dispatchers.IO) {
    val image = getImage(imageId)
    launch(Dispatchers.Main) {
        avatarIv.setImageBitmap(image)
    }
}

好像有點不對勁?這不還是有嵌套嘛。

如果只是使用 launch 函數,協程并不能比線程做更多的事。不過協程中卻有一個很實用的函數:withContext 。這個函數可以切換到指定的線程,并在閉包內的邏輯執行結束之后,自動把線程切回去繼續執行。那么可以將上面的代碼寫成這樣:

???
coroutineScope.launch(Dispatchers.Main) {      // ?? 在 UI 線程開始
    val image = withContext(Dispatchers.IO) {  // ?? 切換到 IO 線程,并在執行完成后切回 UI 線程
        getImage(imageId)                      // ?? 將會運行在 IO 線程
    }
    avatarIv.setImageBitmap(image)             // ?? 回到 UI 線程更新 UI
} 

這種寫法看上去好像和剛才那種區別不大,但如果你需要頻繁地進行線程切換,這種寫法的優勢就會體現出來。可以參考下面的對比:

???
// 第一種寫法
coroutineScope.launch(Dispatchers.IO) {
    ...
    launch(Dispatchers.Main){
        ...
        launch(Dispatchers.IO) {
            ...
            launch(Dispatchers.Main) {
                ...
            }
        }
    }
}

// 通過第二種寫法來實現相同的邏輯
coroutineScope.launch(Dispatchers.Main) {
    ...
    withContext(Dispatchers.IO) {
        ...
    }
    ...
    withContext(Dispatchers.IO) {
        ...
    }
    ...
}

由于可以"自動切回來",消除了并發代碼在協作時的嵌套。由于消除了嵌套關系,我們甚至可以把 withContext 放進一個單獨的函數里面:

???
launch(Dispatchers.Main) {              // ?? 在 UI 線程開始
    val image = getImage(imageId)
    avatarIv.setImageBitmap(image)     // ?? 執行結束后,自動切換回 UI 線程
}
//                               ??
fun getImage(imageId: Int) = withContext(Dispatchers.IO) {
    ...
}

這就是之前說的「用同步的方式寫異步的代碼」了。

不過如果只是這樣寫,編譯器是會報錯的:

???
fun getImage(imageId: Int) = withContext(Dispatchers.IO) {
    // IDE 報錯 Suspend function'withContext' should be called only from a coroutine or another suspend funcion
}

意思是說,withContext 是一個 suspend 函數,它需要在協程或者是另一個 suspend 函數中調用。

suspend

suspend 是 Kotlin 協程最核心的關鍵字,幾乎所有介紹 Kotlin 協程的文章和演講都會提到它。它的中文意思是「暫?!够蛘摺缚蓲炱稹埂H绻闳タ匆恍┘夹g博客或官方文檔的時候,大概可以了解到:當「代碼執行到 suspend 函數的時候所在的協程就會『掛起』,并且這個『掛起』是非阻塞式的,它不會阻塞你當前的線程?!?/p>

上面報錯的代碼,其實只需要在前面加一個 suspend 就能夠編譯通過:

???
suspend fun getImage(imageId: Int) = withContext(Dispatchers.IO) {
    ...
}

所以接下來,我們的核心內容就是來好好說一說這個「掛起」。

「掛起」的本質

什么是掛起?掛起,就是一個稍后會被自動切回來的線程調度操作。

協程中「掛起」的對象到底是什么?掛起線程,還是掛起函數?都不對,我們掛起的對象是協程。

還記得協程是什么嗎?啟動一個協程可以使用 launch 或者 async 函數,協程其實就是這兩個函數中閉包的代碼塊。

launch ,async 或者其他函數創建的協程,在執行到某一個 suspend 函數的時候,這個協程會被「suspend」,也就是被掛起。

那此時又是從哪里掛起?從當前線程掛起。換句話說,就是這個協程從正在執行它的線程上脫離。

注意,不是這個協程停下來了!是脫離,當前線程不再管這個協程要去做什么了。

suspend 是有暫停的意思,但我們在協程中應該理解為:當線程執行到協程的 suspend 函數的時候,暫時不繼續執行協程代碼了。

我們先讓時間靜止,然后兵分兩路,分別看看這兩個互相脫離的線程和協程接下來將會發生什么事情:

線程:

前面我們提到,掛起會讓協程從正在執行它的線程上脫離,具體到代碼其實是:

協程的代碼塊中,線程執行到了 suspend 函數這里的時候,就暫時不再執行剩余的協程代碼,跳出協程的代碼塊。

那線程接下來會做什么呢?

如果它是一個后臺線程:

  • 要么無事可做,被系統回收
  • 要么繼續執行別的后臺任務

跟 Java 線程池里的線程在工作結束之后是完全一樣的:回收或者再利用。

如果這個線程它是 Android 的主線程,那它接下來就會繼續回去工作:也就是一秒鐘 60 次的界面刷新任務。

一個常見的場景是,獲取一個圖片,然后顯示出來:

???
// 主線程中
GlobalScope.launch(Dispatchers.Main) {
  val image = suspendingGetImage(imageId)  // 獲取圖片
  avatarIv.setImageBitmap(image)           // 顯示出來
}

suspend fun suspendingGetImage(id: String) = withContext(Dispatchers.IO) {
  ...
}

這段執行在主線程的協程,它實質上會往你的主線程 post 一個 Runnable,這個 Runnable 就是你的協程代碼:

???
handler.post {
  val image = suspendingGetImage(imageId)
  avatarIv.setImageBitmap(image)
}

當這個協程被掛起的時候,就是主線程 post 的這個 Runnable 提前結束,然后繼續執行它界面刷新的任務。

關于線程,我們就看完了。
這個時候你可能會有一個疑問,那 launch 包裹的剩下代碼怎么辦?

所以接下來,我們來看看協程這一邊。

協程:

線程的代碼在到達 suspend 函數的時候被掐斷,接下來協程會從這個 suspend 函數開始繼續往下執行,不過是在指定的線程。

誰指定的?是 suspend 函數指定的,比如我們這個例子中,函數內部的 withContext 傳入的 Dispatchers.IO 所指定的 IO 線程。

Dispatchers 調度器,它可以將協程限制在一個特定的線程執行,或者將它分派到一個線程池,或者讓它不受限制地運行,關于 Dispatchers 這里先不展開了。

那我們平日里常用到的調度器有哪些?

常用的 Dispatchers ,有以下三種:

  • Dispatchers.Main:Android 中的主線程
  • Dispatchers.IO:針對磁盤和網絡 IO 進行了優化,適合 IO 密集型的任務,比如:讀寫文件,操作數據庫以及網絡請求
  • Dispatchers.Default:適合 CPU 密集型的任務,比如計算

回到我們的協程,它從 suspend 函數開始脫離啟動它的線程,繼續執行在 Dispatchers 所指定的 IO 線程。

緊接著在 suspend 函數執行完成之后,協程為我們做的最爽的事就來了:會自動幫我們把線程再切回來。

這個「切回來」是什么意思?

我們的協程原本是運行在主線程的,當代碼遇到 suspend 函數的時候,發生線程切換,根據 Dispatchers 切換到了 IO 線程;

當這個函數執行完畢后,線程又切了回來,「切回來」也就是協程會幫我再 post 一個 Runnable,讓我剩下的代碼繼續回到主線程去執行。

我們從線程和協程的兩個角度都分析完成后,終于可以對協程的「掛起」suspend 做一個解釋:

協程在執行到有 suspend 標記的函數的時候,會被 suspend 也就是被掛起,而所謂的被掛起,就是切個線程;

不過區別在于,掛起函數在執行完成之后,協程會重新切回它原先的線程。

再簡單來講,在 Kotlin 中所謂的掛起,就是一個稍后會被自動切回來的線程調度操作

這個「切回來」的動作,在 Kotlin 里叫做 resume,恢復。

通過剛才的分析我們知道:掛起之后是需要恢復。

而恢復這個功能是協程的,如果你不在協程里面調用,恢復這個功能沒法實現,所以也就回答了這個問題:為什么掛起函數必須在協程或者另一個掛起函數里被調用。

再細想下這個邏輯:一個掛起函數要么在協程里被調用,要么在另一個掛起函數里被調用,那么它其實直接或者間接地,總是會在一個協程里被調用的。

所以,要求 suspend 函數只能在協程里或者另一個 suspend 函數里被調用,還是為了要讓協程能夠在 suspend 函數切換線程之后再切回來。

怎么就「掛起」了?

我們了解到了什么是「掛起」后,再接著看看這個「掛起」是怎么做到的。

先隨便寫一個自定義的 suspend 函數:

???
suspend fun suspendingPrint() {
  println("Thread: ${Thread.currentThread().name}")
}

I/System.out: Thread: main

輸出的結果還是在主線程。

為什么沒切換線程?因為它不知道往哪切,需要我們告訴它。

對比之前例子中 suspendingGetImage 函數代碼:

???
suspend fun suspendingGetImage(id: String) = withContext(Dispatchers.IO) {
  ...
}

我們可以發現不同之處其實在于 withContext 函數。

其實通過 withContext 源碼可以知道,它本身就是一個掛起函數,它接收一個 Dispatcher 參數,依賴這個 Dispatcher 參數的指示,你的協程被掛起,然后切到別的線程。

所以這個 suspend,其實并不是起到把任何把協程掛起,或者說切換線程的作用。

真正掛起協程這件事,是 Kotlin 的協程框架幫我們做的。

所以我們想要自己寫一個掛起函數,僅僅只加上 suspend 關鍵字是不行的,還需要函數內部直接或間接地調用到 Kotlin 協程框架自帶的 suspend 函數才行。

suspend 的意義?

這個 suspend 關鍵字,既然它并不是真正實現掛起,那它的作用是什么?

它其實是一個提醒。

函數的創建者對函數的使用者的提醒:我是一個耗時函數,我被我的創建者用掛起的方式放在后臺運行,所以請在協程里調用我。

為什么 suspend 關鍵字并沒有實際去操作掛起,但 Kotlin 卻把它提供出來?

因為它本來就不是用來操作掛起的。

掛起的操作 —— 也就是切線程,依賴的是掛起函數里面的實際代碼,而不是這個關鍵字。

所以這個關鍵字,只是一個提醒。

還記得剛才我們嘗試自定義掛起函數的方法嗎?

???
// ?? redundant suspend modifier
suspend fun suspendingPrint() {
  println("Thread: ${Thread.currentThread().name}")
}

如果你創建一個 suspend 函數但它內部不包含真正的掛起邏輯,編譯器會給你一個提醒:redundant suspend modifier,告訴你這個 suspend 是多余的。

因為你這個函數實質上并沒有發生掛起,那你這個 suspend 關鍵字只有一個效果:就是限制這個函數只能在協程里被調用,如果在非協程的代碼中調用,就會編譯不通過。

所以,創建一個 suspend 函數,為了讓它包含真正掛起的邏輯,要在它內部直接或間接調用 Kotlin 自帶的 suspend 函數,你的這個 suspend 才是有意義的。

怎么自定義 suspend 函數?

在了解了 suspend 關鍵字的來龍去脈之后,我們就可以進入下一個話題了:怎么自定義 suspend 函數。

這個「怎么自定義」其實分為兩個問題:

  • 什么時候需要自定義 suspend 函數?
  • 具體該怎么寫呢?

什么時候需要自定義 suspend 函數

如果你的某個函數比較耗時,也就是要等的操作,那就把它寫成 suspend 函數。這就是原則。

耗時操作一般分為兩類:I/O 操作和 CPU 計算工作。比如文件的讀寫、網絡交互、圖片的模糊處理,都是耗時的,通通可以把它們寫進 suspend 函數里。

另外這個「耗時」還有一種特殊情況,就是這件事本身做起來并不慢,但它需要等待,比如 5 秒鐘之后再做這個操作。這種也是 suspend 函數的應用場景。

具體該怎么寫

給函數加上 suspend 關鍵字,然后在 withContext 把函數的內容包住就可以了。

提到用 withContext是因為它在掛起函數里功能最簡單直接:把線程自動切走和切回。

當然并不是只有 withContext 這一個函數來輔助我們實現自定義的 suspend 函數,比如還有一個掛起函數叫 delay,它的作用是等待一段時間后再繼續往下執行代碼。

使用它就可以實現剛才提到的等待類型的耗時操作:

???
suspend fun suspendUntilDone() {
  while (!done) {
    delay(5)
  }
}

這些東西,在我們初步使用協程的時候不用立馬接觸,可以先把協程最基本的方法和概念理清楚。

好,關于協程中的「掛起」我們就解釋到這里。

可能你心中還會存在一些疑惑:

  • 協程中掛起的「非阻塞式」到底是怎么回事?
  • 協程和 RxJava 在切換線程方面功能是一樣的,都能讓你寫出避免嵌套回調的復雜并發代碼,那協程還有哪些優勢,或者讓開發者使用協程的理由?

非阻塞式掛起

什么是「非阻塞式掛起」
非阻塞式是相對阻塞式而言的。

編程語言中的很多概念其實都來源于生活,就像脫口秀的段子一樣。

線程阻塞很好理解,現實中的例子就是交通堵塞,它的核心有 3 點:

前面有障礙物,你過不去(線程卡了)
需要等障礙物清除后才能過去(耗時任務結束)
除非你繞道而行(切到別的線程)
從語義上理解「非阻塞式掛起」,講的是「非阻塞式」這個是掛起的一個特點,也就是說,協程的掛起,就是非阻塞式的,協程是不講「阻塞式的掛起」的概念的。

我們講「非阻塞式掛起」,其實它有幾個前提:并沒有限定在一個線程里說這件事,因為掛起這件事,本來就是涉及到多線程。

就像視頻里講的,阻塞不阻塞,都是針對單線程講的,一旦切了線程,肯定是非阻塞的,你都跑到別的線程了,之前的線程就自由了,可以繼續做別的事情了。

所以「非阻塞式掛起」,其實就是在講協程在掛起的同時切線程這件事情。

為什么要講非阻塞式掛起

因為它在寫法上和單線程的阻塞式是一樣的。

協程只是在寫法上「看起來阻塞」,其實是「非阻塞」的,因為在協程里面它做了很多工作,其中有一個就是幫我們切線程。

掛起,重點是說切線程先切過去,然后再切回來。

非阻塞式,重點是說線程雖然會切,但寫法上和普通的單線程差不多。

讓我們來看看下面的例子:

???
main {
    GlobalScope.launch(Dispatchers.Main) {
        // ?? 耗時操作
        val user = suspendingRequestUser()
        updateView(user)
    }
    
    private suspend fun suspendingRequestUser() : User = withContext(Dispatchers.IO) {
        api.requestUser()
    }
}

從上面的例子可以看到,耗時操作和更新 UI 的邏輯像寫單線程一樣放在了一起,只是在外面包了一層協程。

而正是這個協程解決了原來我們單線程寫法會卡線程這件事。

阻塞的本質
首先,所有的代碼本質上都是阻塞式的,而只有比較耗時的代碼才會導致人類可感知的等待,比如在主線程上做一個耗時 50 ms 的操作會導致界面卡掉幾幀,這種是我們人眼能觀察出來的,而這就是我們通常意義所說的「阻塞」。

舉個例子,當你開發的 app 在性能好的手機上很流暢,在性能差的老手機上會卡頓,就是在說同一行代碼執行的時間不一樣。

視頻中講了一個網絡 IO 的例子,IO 阻塞更多是反映在「等」這件事情上,它的性能瓶頸是和網絡的數據交換,你切多少個線程都沒用,該花的時間一點都少不了。

而這跟協程半毛錢關系沒有,切線程解決不了的事情,協程也解決不了。

協程與線程
Kotlin 協程和線程是無法脫離開講的。

別的語言我不說,在 Kotlin 里,協程就是基于線程來實現的一種更上層的工具 API,類似于 Java 自帶的 Executor 系列 API 或者 Android 的 Handler 系列 API。

只不過呢,協程它不僅提供了方便的 API,在設計思想上是一個基于線程的上層框架,你可以理解為新造了一些概念用來幫助你更好地使用這些 API,僅此而已。

就像 ReactiveX 一樣,為了讓你更好地使用各種操作符 API,新造了 Observable 等概念。

說到這里,Kotlin 協程的三大疑問:協程是什么、掛起是什么、掛起的非阻塞式是怎么回事,就已經全部講完了。非常簡單:

協程就是切線程;
掛起就是可以自動切回來的切線程;
掛起的非阻塞式指的是它能用看起來阻塞的代碼寫出非阻塞的操作,就這么簡單。

還糾正了官方文檔里面的一個錯誤,這里就不再重復了,最后想表達一點:

Kotlin 協程并沒有脫離 Kotlin 或者 JVM 創造新的東西,它只是將多線程的開發變得更簡單了,可以說是因為 Kotlin 的誕生而順其自然出現的東西,從語法上看它很神奇,但從原理上講,它并不是魔術。

上一篇:Kotlin - Lambda 表達式

轉自:https://rengwuxian.com/kotlin-coroutines-1/

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