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CoroutineScope
和CoroutineContext
的更多內容后面的文章再講。
接下來我們主要來對比 launch
與 async
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。