【Kotlin】Flow简介
1 前言
Flow 是 Kotlin 标准库中的一个新的异步流处理框架，旨在简化异步数据流的操作和处理，它提供了一种声明式的方式来处理数据流。
Flow 中一些接口调用有些类似 Sequence（详见 → Sequence简介），协程的使用详见 → 协程。
Flow 有以下特性和概念。
- 异步流（Asynchronous Streams）：Flow 允许以一种非阻塞的方式处理一系列的值或事件，这使得在处理大量数据或涉及 IO 操作时能够更加高效。
- 冷流（Cold Flow）：只有在收集器（collector）订阅（或启动）了之后才会开始发射（emit）数据。
- 热流（Hot Flow）：在创建后就立即开始发射（emit）数据，不管是否有收集器（collector），这会导致收集器可能只接收到部分数据。
- 声明式 API：Flow 提供了一套简洁清晰的操作符，允许以声明式的方式对流进行处理，如 map、filter、reduce 等。
- 协程集成：Flow 构建在协程之上，因此可以与协程一起使用，并且可以利用协程的优势，比如轻量级、顺序性等。
- 取消支持：Flow 支持与协程一样的取消操作，从而释放资源和避免内存泄漏。
- 背压支持：Flow 提供了背压支持，可以通过各种操作符来控制数据的生产和消费速率，防止生产者速度过快导致消费者无法跟上。
Flow 有中间操作和终端操作，如下。
- 中间操作：每次操作返回一个新的 Flow 对象（主要操作有：flowOn、catch、buffer、conflate、filter、distinctUntilChanged、drop、take、map 等）。
- 终端操作：每次操作返回一个值或集合，每个 Flow 只能进行一次终端操作（主要操作有：first、last、count、fold、reduce、collect、toCollection、toSet、toList 等）。
2 创建 Flow
2.1 emptyFlow
public fun <T> emptyFlow(): Flow<T> = EmptyFlow
2.2 flow
1）源码
public fun <T> flow(block: suspend FlowCollector<T>.() -> Unit): Flow<T> = SafeFlow(block)
2）应用
var coldFlow = flow<String> {
emit("A")
emit("B")
}
2.3 MutableSharedFlow
1）源码
public fun <T> MutableSharedFlow(
replay: Int = 0,
extraBufferCapacity: Int = 0,
onBufferOverflow: BufferOverflow = BufferOverflow.SUSPEND
): MutableSharedFlow<T>
2）应用
var hotFlow = MutableSharedFlow<String>()
CoroutineScope(Dispatchers.Default).launch {
hotFlow.emit("A")
hotFlow.emit("B")
}
2.4 flowOf
1）源码
public fun <T> flowOf(value: T): Flow<T> = flow {
emit(value)
}
public fun <T> flowOf(vararg elements: T): Flow<T> = flow {
for (element in elements) {
emit(element)
}
}
2）应用
var flow1 = flowOf("A")
var flow2 = flowOf("A", "B", "C")
2.5 asFlow
2.5.1 () -> T
1）源码
public fun <T> (() -> T).asFlow(): Flow<T> = flow {
emit(invoke())
}
2）应用
fun main() {
var fun2 = { fun1() }.asFlow()
}
fun fun1(): String {
return "xxx"
}
2.5.2 Iterator
1）源码
public fun <T> Iterator<T>.asFlow(): Flow<T> = flow {
forEach { value ->
emit(value)
}
}
2）应用
var array = intArrayOf(1, 2, 3)
var iterator = array.iterator()
var flow = iterator.asFlow()
2.5.3 Sequence
1）源码
public fun <T> Sequence<T>.asFlow(): Flow<T> = flow {
forEach { value ->
emit(value)
}
}
2）应用
var sequence = sequenceOf(1, 2, 3)
var flow = sequence.asFlow()
2.5.4 Array
1）源码
public fun <T> Array<T>.asFlow(): Flow<T> = flow {
forEach { value ->
emit(value)
}
}
2）应用
var array = arrayOf(1, 2, 3)
var flow = array.asFlow()
2.5.5 Range
1）源码
public fun IntRange.asFlow(): Flow<Int> = flow {
forEach { value ->
emit(value)
}
}
2）应用
var range = 1..3
var flow = range.asFlow()
2.6 zip
1）源码
public fun <T1, T2, R> Flow<T1>.zip(other: Flow<T2>, transform: suspend (T1, T2) -> R): Flow<R>
2）应用
var flow1 = flowOf(1, 3, 5)
var flow2 = flowOf("A", "B", "C")
// A-1, B-3, C-5
var flow = flow1.zip(flow2) { num, str ->
"$str-$num"
}
3 Flow 冷流和热流
3.1 冷流
import kotlinx.coroutines.CoroutineScope
import kotlinx.coroutines.Dispatchers
import kotlinx.coroutines.MainScope
import kotlinx.coroutines.delay
import kotlinx.coroutines.flow.Flow
import kotlinx.coroutines.flow.flow
import kotlinx.coroutines.launch
fun main() {
val coldFlow = emitFlow()
CoroutineScope(Dispatchers.Default).launch {
coldFlow.collect {
println("CoroutineScope, $it")
}
}
MainScope().launch(Dispatchers.IO) {
coldFlow.collect {
println("MainScope, $it")
}
}
Thread.sleep(1000)
}
fun emitFlow(): Flow<String> = flow {
for (i in 1..2) {
emit("emit-$i")
delay(100)
}
}
打印如下。
CoroutineScope, emit-1
MainScope, emit-1
CoroutineScope, emit-2
MainScope, emit-2
说明：可以看到每一个订阅者都可以收到所有消息。
3.2 热流
import kotlinx.coroutines.CoroutineScope
import kotlinx.coroutines.Dispatchers
import kotlinx.coroutines.MainScope
import kotlinx.coroutines.delay
import kotlinx.coroutines.flow.MutableSharedFlow
import kotlinx.coroutines.launch
fun main() {
var hotFlow = emitFlow()
CoroutineScope(Dispatchers.Default).launch {
hotFlow.collect {
println("CoroutineScope, $it")
}
}
MainScope().launch(Dispatchers.IO) {
hotFlow.collect {
println("MainScope, $it")
}
}
Thread.sleep(1000)
}
fun emitFlow(): MutableSharedFlow<String> {
var hotFlow = MutableSharedFlow<String>()
CoroutineScope(Dispatchers.Default).launch {
for (i in 1..2) {
hotFlow.emit("emit-$i")
delay(100)
}
}
return hotFlow
}
打印如下。
MainScope, emit-2
CoroutineScope, emit-2
说明：可以看到每一个订阅者都只收到部分消息。
4 Flow 的中间操作
4.1 源码
// 切换线程
public fun <T> Flow<T>.flowOn(context: CoroutineContext): Flow<T>
// 捕获异常
public fun <T> Flow<T>.catch(action: suspend FlowCollector<T>.(Throwable) -> Unit): Flow<T>
// 在数据流中使用一个缓冲区来存储数据, 当数据产生速率超过消费速率时, 数据会暂时存储在缓冲区中, 直到有足够的空间将其传递给订阅者。这可以确保数据不会丢失，但可能会占用更多的内存。
public fun <T> Flow<T>.buffer(capacity: Int = BUFFERED, onBufferOverflow: BufferOverflow = BufferOverflow.SUSPEND): Flow<T>
// 当数据产生速率超过消费速率时, 跳过一些数据, 只保留最新的数据。这样可以减少内存占用，但会丢失一部分数据。
public fun <T> Flow<T>.conflate(): Flow<T> = buffer(CONFLATED)
// 过滤
public inline fun <T> Flow<T>.filter(crossinline predicate: suspend (T) -> Boolean): Flow<T>
// 去除相邻的重复元素
public fun <T> Flow<T>.distinctUntilChanged(): Flow<T>
// 丢弃前 n 个元素
public fun <T> Flow<T>.drop(count: Int): Flow<T>
// 截取前 n 个元素
public fun <T> Flow<T>.take(count: Int): Flow<T>
// 映射(T -> R)
public inline fun <T, R> Flow<T>.map(crossinline transform: suspend (value: T) -> R): Flow<R>
4.2 应用
fun main() {
var flow = flowOf(4, 9, 1, 8, 5, 7, 7, 5, 3, 6, 2)
CoroutineScope(Dispatchers.Default).launch {
flow.flowOn(Dispatchers.Default)
.catch {
println(it.message)
}.buffer()
.filter { it in 3..7 } // 4, 5, 7, 7, 5, 3, 6
.distinctUntilChanged() // 4, 5, 7, 5, 3, 6
.drop(1) // 5, 7, 5, 3, 6
.take(4) // 5, 7, 5, 3
.map { it * it } // 25, 49, 25, 9
.collect(::println)
}
Thread.sleep(1000)
}
5 Flow 的终端操作
5.1 first、last、count
1）源码
// 首元素
public suspend fun <T> Flow<T>.first(): T
// 尾元素
public suspend fun <T> Flow<T>.last(): T
2）应用
fun main() {
var flow = flowOf(3, 5, 7, 6)
CoroutineScope(Dispatchers.Default).launch {
println(flow.first()) // 3
println(flow.last()) // 6
println(flow.count()) // 4
}
Thread.sleep(1000)
}
5.2 collect
1）源码
public suspend fun collect(collector: FlowCollector<T>)
2）应用
fun main() {
var flow = flowOf(1, 3, 5, 7)
CoroutineScope(Dispatchers.Default).launch {
flow.collect(::println) // 1, 3, 5, 7
}
Thread.sleep(1000)
}
5.3 fold
1）源码
// 规约运算，定义运算 o, result = (((((i o e1) o e2)) o e3) o e4) o ...
public suspend inline fun <T, R> Flow<T>.fold(initial: R,
crossinline operation: suspend (acc: R, value: T) -> R
): R
说明：fold 与 reduce 的区别是，fold 有初值，reduce 无初值。
2）应用
fun main() {
var flow = flowOf(2, 3, 5)
CoroutineScope(Dispatchers.Default).launch {
// 10+2+3+5=20
var res1 = flow.fold(10, Integer::sum)
println(res1)
// 1*1-2*2=-3, (-3)*(-3)-3*3=0, 0*0-5*5=-25
var res2 = flow.fold(1) { e1, e2 ->
e1 * e1 - e2 * e2
}
println(res2)
}
Thread.sleep(1000)
}
5.4 reduce
1）源码
// 规约运算，定义运算 o, result = ((((e1 o e2)) o e3) o e4) o ...
public suspend fun <S, T : S> Flow<T>.reduce(operation: suspend (accumulator: S, value: T) -> S): S
说明：reduce 与 fold 的区别是，reduce 无初值，fold 有初值。
2）应用
fun main() {
var flow = flowOf(1, 3, 5)
CoroutineScope(Dispatchers.Default).launch {
var sum = flow.reduce(Integer::sum)
println(sum) // 9
// 1*1-3*3=-8, (-8)*(-8)-5*5=39
var res = flow.reduce { e1, e2 ->
e1 * e1 - e2 * e2
}
println(res) // 39
}
Thread.sleep(1000)
}
5.5 集合转换
1）源码
public suspend fun <T, C : MutableCollection<in T>> Flow<T>.toCollection(destination: C): C
public suspend fun <T> Flow<T>.toSet(destination: MutableSet<T> = LinkedHashSet()): Set<T>
public suspend fun <T> Flow<T>.toList(destination: MutableList<T> = ArrayList()): List<T>
2）应用
fun main() {
var flow = flowOf(1, 3, 5)
CoroutineScope(Dispatchers.Default).launch {
var set1 = flow.toCollection(mutableSetOf()) // [1, 3, 5]
var list1 = flow.toCollection(mutableListOf()) // [1, 3, 5]
var set2 = flow.toSet() // [1, 3, 5]
var list2 = flow.toList() // [1, 3, 5]
}
Thread.sleep(1000)
}
声明：本文转自【Kotlin】Flow简介。
