Kotlin协程-从理论到实战

上一篇文章从理论上对Kotlin协程进行了部分说明，本文将在上一篇的基础上，从实战出发，继续协程之旅。

从源头说起

在Kotlin中，要想使用协程，首先需要使用协程创建器创建，但还有个前提——协程作用域(CoroutineScope)。在早期的Kotlin实现中，协程创建器是一等函数，也就是说我们随时随地可以通过协程创建器创建协程。但在协程正式发布以后，协程创建器需要在协程作用域对象上才能创建了，Kotlin添加了协程作用域来实现结构化并发。什么是结构化并发呢，通俗地说就是正确实施多个协程监控、管理的能力。在实际业务中，我们可能需要创建多个协程对象来完成不同的工作。为了对这些不相关的协程管理起来，Kotlin引入了协程作用域，通过某个协程作用域创建的协程都会被它管理着，在条件满足的时候，执行每个协程的取消工作或者结束自己。

为了方便我们直接上手，官方提供了MainScope和GlobalScope供我们使用。正如名字那样，他们分别有不同的应用场景，前者比较适合用在UI相关的类中，而后者适用于在整个应用生命周期中都需要存活的类中。当然，对于Android开发者，其实我们有更好的选择——使用ViewModel的Kotlin扩展，它不仅有着全部的协程作用域功能，开箱即用，而且还在onCleared方法中实现了自动取消。

创建协程

有了协程作用域，那我们来创建一个最简单的协程吧。

viewModelScope.launch{
    //这里就是协程代码啦啦啦啦
    delay(2000)
    System.out.println("Hello World")
}

launch创建并启动了一个协程，协程启动两秒后，在控制抬打印了Hello World，然后协程就结束了（协程是有完整生命周期的）。这个协程完成的工作有限，我们可以使用线程完成相同的功能:

thread {
            Thread.sleep(2000)
            System.out.println("Hello World")
        }

我们可以看到，除去构建函数，两段代码唯一的区别就是延迟函数——delay和Thread.sleep.从功能上看他们都是让后面的代码延迟执行，但是效果却是不一样的，前者不会阻塞线程。这段代码其实是放在主线程里面执行的，但是它不会影响到UI的绘制，而后者假如把它放在主线程执行的话，应用会出现两秒的无响应。Kotlin把这种不会阻塞当前线程执行的函数称之为挂起函数，挂起函数可以在挂起点断开与当前线程的联系，让线程空闲下来完成其他的操作，当条件满足后，挂起函数重新在挂起点恢复，接着往下执行后面的代码。

还有个小问题没有解决，在上一篇文章中，我曾经说过，挂起函数只能在挂起函数中执行，既然delay是挂起函数，那么反推，我们的代码块也应该是个挂起函数，而这个挂起函数就是所谓的协程体。

让协程跨线程工作

如果你看到上面的代码，然后转手在协程体里面写个网络请求的话，你会发现，你的应用崩溃了，这是怎么回事呢？因为协程虽然不会阻塞主线程，但是主线程是不允许进行网络请求的。如果这时你就急着下了协程没啥用的结论，那么你就肤浅了。让我们稍微改一改上面的代码，让它运行在子线程吧。

viewModelScope.launch (Dispatchers.IO){
    //这里就是协程代码啦啦啦啦
    delay(2000)
    System.out.println("Hello World")
}

很好，现在协程体里面的网络请求可以顺利执行了，但是很快有读者就会发现新问题了——我怎么把网络请求的结果传回主线程呢，难不成还搞个Handler,那和直接使用线程有什么区别，辣鸡协程。嘿，别急，这个协程其实也为客官处理好了。让我们再次改造一下代码：

viewModelScope.launch (Dispatchers.IO){
    //这里就是协程代码啦啦啦啦，这里是在子线程执行的代码哦
    //假装这个是网络请求吧
    delay(2000)
    withContext(Dispatchers.Main) {
        //哦豁豁，这里竟然运行在主线程哦
        System.out.println("Hello World")
    }
}

很好，我们可以愉快地使用协程处理网络请求了，那么这些魔法是怎么发生的呢，停下脚步，我们来重新审视一下上面的代码。

首先，相比于最开始的代码，我们的代码里多了两个对象，一个方法调用。首先我们来看那两个对象，从名字中我们不难猜到它就是调度线程的。
Kotlin提供了四个常用的实现

Default,它是标准协程构建者默认使用的调度器，使用共享的线程池工作，适用于计算型的任务；
Main,它是代表UI线程的调度器，通常来说只有一个线程，使用这个调度器就可以直接在协程中操作UI;
Unconfined,它没有限定线程范围，它在哪个线程中被调用就会在哪个线程里执行完初始的代码，直到遇到挂起函数，随后它会使用挂起函数指定的调度器恢复，这个过程可以一直持续下去。
IO,是用来承载阻塞的IO操作的，如文件读写，网络连接等，是我们比较常用的调度器。

所以那两个调度器对象是让协程切换工作环境的魔法。接下来还有一个方法调用没有解释。withContext的作用是将当前的协程调度器切换到指定的调度器上，用这个调度器接着执行构建块中的代码。同时它也是一个挂起函数。提到挂起函数，我们就该想到，它是可恢复的。所以当这个挂起函数的代码块执行完成之后，它会自动恢复成原来的调度器，接着往下执行。

用协程串联两个异步操作

在项目开发中，还有一种常见的应用场景，客户端需要先请求一些配置信息，然后利用配置信息再请求真正的内容信息。这个过程描述起来是串行的，但是代码写起来却是割裂的，需要在第一个网络请求的回调中处理和发起第二个请求，然后在第二个回调中获取真正需要展示的数据，可能这个过程还会加个存库，或者触发另外请求的工作，那么完了，这代码没法看了。这放在以前，这种情况通常会使用RxJava，但是RxJava的代码可读性也还是差点意思。那么Kotlin协程可以写成什么样呢？

viewModelScope.launch(Dispatchers.IO) {
            val retrofit=Retrofit.Builder().build()
            val apiUser=retrofit.create(APIUser::class.java)
            val user=api.current()
            val detail=api.userDetail(user.id)
            withContext(Dispatchers.Main) {
                userLiveData.value=detail
            }
        }

这和我们写一般的同步代码一摸一样，没有回调，也不需要付出其他代价，这个过程甚至可以一直加下去。其实我觉得这个才是协程的真正威力。

让多个协程一起工作

我们继续复杂化使用场景——我在做一个多端使用的笔记App，现在用户打开了某一个已存在的笔记，为了让用户能快速浏览到上一次的操作信息，一方面我需要从文件中读取上一次操作的结果，另一方面我要拉取远程的操作结果，然后对两个结果合并，决定最终的展示数据。考虑到这两个操作其实是并行的，上面我们让协程串联起来的思路已经不适用了，因为协程里面的操作都是串行的。既然一个协程解决不了，我们再加一个协程可不可以呢？看着好像是可以，但是，协程操作的结果我们怎么获取到呢？查阅API，我找到了另一个协程构建器async。它会返回一个协程对象，然后通过await方法获取到协程的计算结果。思路来了，我们马上动手

 val fileResult=viewModelScope.async(Dispatchers.IO) {
             //假装是读文件的代码吧
             1
         }
 val networkResult=viewModelScope.async(Dispatchers.IO) {
     //也是假装是网络请求的代码
     2
 }
 val fResult=fileResult.await()
val rResult=networkResult.await()
val result=if(fResult>rResult){
    fResult
}else{
    networkResult
}

然后你就会发现报错了，await是挂起函数。看来两个协程还完成不了，要三个，所以，让我们创建第三个协程吧

 //前面的两个协程不变
 viewModelScope.launch {
     val fResult=fileResult.await()
     val rResult=networkResult.await()
     val result=if(fResult>rResult){
         fResult
     }else{
         networkResult
     }
}

这就是协程间通信的基本写法啦，从这个基础之上，甚至还能衍生出更复杂的版本，但是万变不离其宗，都可以参考这种思路完成。

协程的取消

正如之前提到的一样，协程有着类似于线程的完整生命周期，包括创建，激活，完成中（取消中），已完成（已取消），刚才我们的示例都是正常状态，协程完成工作后会自动结束，但协程的另一条取消流程我们还没有提到。协程有自己的取消API——cancel可供使用，我们只需要保存好协程创建者返回的协程对象就行了。当然更常见的还是文章开篇提到的使用协程作用域取消。这个操作会取消所有的协程。

总结

本篇文章从协程创建开始，讲到了怎样用协程写出异步代码，怎么让多个协程共同工作，虽然覆盖了很大一部分使用场景，但是依然还有遗漏。由于篇幅限制，遗漏部分将在下一篇博文中继续讲解，希望大家持续关注。

青山不改，绿水长流，咱们下期见！

posted @ 2023-06-16 22:24 hongui 阅读(211) 评论(0) 编辑收藏举报

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