Kotlin协程概览

Posted 2023-02-15 warmor

  协程（ Coroutines）并不是 Kotlin 提出来的新概念，很多的编程语言都有实现，如：Go、Python 等。。本文所讲，专指kotlin的协程。

  在android 11中，Asynctask已经被废弃了，因为协程可以更简单，直观的实现异步任务。而且协程是谷歌推荐的异步处理机制，那么什么是协程呢？其实很简单，就是kotlint封装的一套线程api（线程框架），类似于 Java 中的 Executor 和 Android &Java中的 AsyncTask、Handler。
  协程的创建方式有三种，async，launch和runBlocking。如下：

launch getName() 

var name = async getName()  
Log.i(TAG, "name1 is " + name.await())

runBlocking getName() 

  runBlocking的方式，在开发中基本不会用到，因为它是线程阻塞的。launch是最常用的，async有时也会用到。用async创建，会有一个 Deferred 类型的返回值，需要使用 返回值.await（）来获取返回值，如果不用，不等async返回，就执行下面的打印语句了。
  但是launch和async不可以直接使用，需要在协程作用域里面才能用，有下面三种方式创建协程作用域。

runBlocking 
    getName()

//通过使用 GlobalScope 单例的方式
GlobalScope.launch 
    getName()


// 参数类型为 CoroutineContext ，Dispatchers.Main 和 Job 都是CoroutineContext 类型
val scope = CoroutineScope(Dispatchers.Main + Job())
//取消协程：job.cancle() 判断状态：job.isActive job.isCancelled isCompleted
val job = scope.launch 
    getName()

  runBlocking的方式上面说过了，方法二不会阻塞线程，但是也不推荐这种用法，因为它的生命周期和 app 一样，且不能取消，推荐使用第三种方式。来看下CoroutineScope的参数。
  Dispatcher 用于告知协程，应该在哪个线程中运行。
Dispatchers.Main 就是在 Android 的主线程中运行，除了 Main 之外，我们还可以指定：
Dispatchers.IO：对磁盘和网络 IO 进行了优化，适合 IO 密集型的任务，如：读写文件，操作数据库和网络请求
Dispatchers.Default：适合 CPU 密集型的任务，比如运算
  Job是协程的唯一身份标识，可以用来控制和判断协程的状态。
  下面来具体看看协程到底有多简洁，方便。（注：launch代码块就是协程）

  val scope = CoroutineScope(Job()+Dispatchers.Main)
  val job1 = scope.launch 
  	// xxxxxxxxx location 1 运行在主线程
  	var name =  getName() // location 2 运行在IO线程
  	var pwd = getPwd() // location 3 运行在IO线程
  	textView1 = name //location 4 运行在主线程
  	textView2 = pwd
  
  private suspend fun getName() = withContext(Dispatchers.IO) 
	//        delay(4000)
    val name: String = getNameFromNetwork();//耗时操作
    name
  
  private suspend fun getPwd() = withContext(Dispatchers.IO) 
	//        delay(4000)
    val pwd: String = getPwdFromNetwork();//耗时操作
    pwd
  

  以前进行网络操作时，基本都是用的回调，有了协程，我们就可以直接获取，然后直接使用。而且不同的线程可以写在一处，这就是神奇的协程！
  有几处需要说明一下：

withContext()是kotlin内置的suspend（挂起函数），可以指定它所包含的代码块运行在哪个线程，很常用的，代码块的最后一行就是返回值。
getName()是自定义的挂起函数，需要在挂起函数或者协程中调用。

  说下这段代码的执行流程：

当执行到location 1时，运行在主线程
当执行到location 2时，就兵分两路了，一路是主线程，一路是协程（此处是IO线程）
主线程跳出协程，也就是跳出launch代码块，执行后续代码
协程（IO线程）就可以执行它的耗时的动作了
IO线程执完毕时，切回到主线程，执行location 4

  所以协程的本质就是启动一个新线程，然后执行新的线程，也就是suspend函数（不影响主线程，主线程该干嘛干嘛），等新的线程执行完毕，再切回（合并）到主线程，也就是resume。
  为什么suspend函数直接或者间接的被协程调用呢？这是因为切换回主线程的动作只有协程才能做。这么看来，suspend函数的作用只是切换到IO线程咯，没那么简单！在getName()函数中也可以写withContext(Dispatchers.Main)，那就不用切线程了，那么suspend函数到底有什么用呢？其实就是一个提醒，suspend函数的创建者提醒调用者–本函数可能会有耗时操作，需要在协程里面调用。
  为什么都说suspend函数是非阻塞式挂起呢？道理很简单，因为挂起不影响主线程啊，只不过是开启了一个新的线程做耗时操作而已。需要说明的是，自定义 的suspend函数，需要调用系统自带的挂起函数，如果不调用，那么它就没有存在的意义了。
  其实上面的代码还有改进的空间，getPwd()是要等getName()执行完毕才会接着执行，因为它俩运行在同一个线程，这样显然是有些浪费时间的，所以可以进行如下改造：

  var name =  async getName()  // location 2 运行在IO线程
  var pwd = async getPwd()  // location 3 运行在IO线程
  textView1 = name.await() //location 4 运行在主线程
  textView2 = pwd.await()

  这样在协程内部又创建了两个子协程，如此一来，getPwd()和getName()就运行在两个不同的线程，而且使用了await()就是等asuync返回了再去赋值。
  协程内部再创建协程，那么新创建的协程就是原来协程的子协程，举例说明：

  scope = CoroutineScope(Job()+Dispatchers.Main)
  val job1 = scope.launch  // No.1
  	// xxxxxxx location 1
  	var name =  getName() 
  	// xxxxxxx location 2
  	var job2 = launch // No.2
		var jo4 = launch // No.4
		
	
	var job3 = launch // No.3
	
  
  private suspend fun getName() = withContext(Dispatchers.IO) 
  	if(!scope.isCancelled)  // ensureActive()
		//        delay(4000)
	    val name: String = getNameFromNetwork();//耗时操作
	    name
     else 
    	""
    
  

  上面的代码中一个创建了4个协程，No.2 No.3的父协程是No.1，它俩是兄弟协程，No.4的父协程是No.2。协程的这种特性叫做结构化并发，这个特性，使得管理起来很是方便，比如，取消所有协程，只需要调用：scope.cancel()就可以了。要取消No.2 No.4，只需要调用 job2.cancel()。取消操作是取消自己和它的子协程。
  如果协程正在执行时被取消了，拿上面的例子来说，如果执行到location 1，协程被取消，那么后面的都不执行了，如果正在执行getName()那么会执行完该函数，后面的不再执行，等getName()执行完毕，系统还会再自动检测协程是否完成（withContext的功能），如果完成了，后面的也不执行了。
  kotlin官方有这么一个对比：

repeat(100000) 
  launch 
    delay(1000)
    println(".")
  

repeat(100000)
  Thread
    Thread.sleep(1000)
      println(".")
  

  开启十万个协程与开启十万个线程对比，协程可以正常执行，而线程却出现了内存溢出，官方以此来说明协程比线程更加轻量级，其实这是不对的，因为协程是开启了一个线程池来运行线程的，所以正确对比应该是下面这样：

val executors = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor()
var task = Runnable
  println(".")

repeat(100000) 
  executors.schedule(task, 1, TimeUnit.SECONDS)

协程 VS 线程池，性能不相上下。
  最后再来说下使用协程所需要的依赖吧！
根目录下的 build.gradle :

buildscript 
  ...
  ext.kotlin_coroutines = '1.3.1'
  ...

Module 下的 build.gradle :

dependencies 
  ...
  // 依赖协程核心库
  implementation "org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-core:$kotlin_coroutines"
  // 依赖当前平台所对应的平台库
  implementation "org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-android:$kotlin_coroutines"
  ...

  好了，到这里，kotlin的协程就讲的差不多了，来总结一下，kotlin协程就是一个线程框架，它可以启动并且切换线程，而且在线程执行完毕后，还可以再切回来，代码看起来很简洁，用阻塞式的代码实现了非阻塞的效果。