协程

可以简单地将它理解成一种轻量级的线程。线程是非常重量级的,它需要依靠操作系统的调度才能实现不同线 程之间的切换。而使用协程却可以仅在编程语言的层面就能实现不同协程之间的切换,从而大 大提升了并发编程的运行效率。在没有开启线程的情况下,先后调用foo()和bar()这两个方法,那么理论上结果一定是a()、 b()、c()执行完了以后,x()、y()、z()才能够得到执行。而如果使用了协程,在协程A中去 调用foo()方法,协程B中去调用bar()方法,虽然它们仍然会运行在同一个线程当中,但是在 执行foo()方法时随时都有可能被挂起转而去执行bar()方法,执行bar()方法时也随时都有 可能被挂起转而继续执行foo()方法,最终的输出结果也就变得不确定了。

基本用法

Kotlin并没有将协程纳入标准库的API当中,而是以依赖库的形式提供的

Global.launch

如何开启一个协程?最简单的方式就是使用 Global.launch函数。GlobalScope.launch函数可以创建一个协程的作用域,这样传递给launch函数的代码块 (Lambda表达式)就是在协程中运行的了

Global.launch函数每次创建的都是一个顶层协程,这种协程当应用程序运行结束 时也会跟着一起结束。刚才的日志之所以无法打印出来,就是因为代码块中的代码还没来得及 运行,应用程序就结束了。让程序延迟一段时间再结束就行了

可是这种写法还是存在问题,如果代码块中的代码在1秒钟之内不能运行结束,那么就会被强制中断。这里我们让协程挂起1.5秒,但是主线程却只阻塞了1秒,最终会是什么结果呢?重新运行程 序,你会发现代码块中新增的一条日志并没有打印出来,因为它还没能来得及运行,应用程序 就已经结束了。

delay()函数可以让 当前协程延迟指定时间后再运行,但它和Thread.sleep()方法不同。delay()函数是一个非 阻塞式的挂起函数,它只会挂起当前协程,并不会影响其他协程的运行。而Thread.sleep() 方法会阻塞当前的线程,这样运行在该线程下的所有协程都会被阻塞。

runBlocking

runBlocking函数同样会创建一个协程的作用域,但是它可以保证在协程作用域内的所有代码 和子协程没有全部执行完之前一直阻塞当前线程。需要注意的是,runBlocking函数通常只应 该在测试环境下使用,在正式环境中使用容易产生一些性能上的问题。

虽说现在我们已经能够让代码在协程中运行了,可是好像并没有体会到什么特别的好处。这是 因为目前所有的代码都是运行在同一个协程当中的,而一旦涉及高并发的应用场景,协程相比 于线程的优势就能体现出来了。

那么如何才能创建多个协程呢?

这里的launch函数和我们刚才所使用的GlobalScope.launch函数不同。首先它必须在 协程的作用域中才能调用,其次它会在当前协程的作用域下创建子协程。子协程的特点是如果 外层作用域的协程结束了,该作用域下的所有子协程也会一同结束。GlobalScope.launch函数创建的永远是顶层协程。这里我们调用了两次launch函数,也就是创建了两个子协程。

两个子协程中的日志是交替打印的,说明它们确实是像多线程那样并发运行的。这两个子协程实际却运行在同一个线程当中,只是由编程语言来决定如何在多个协程之间进 行调度,让谁运行,让谁挂起。调度的过程完全不需要操作系统参与,这也就使得协程的并发 效率会出奇得高。

suspend

随着launch函数中的逻辑越来越复杂,可能你需要将部分代码提取到一个单独的函数 中。这个时候就产生了一个问题:我们在launch函数中编写的代码是拥有协程作用域的,但是 提取到一个单独的函数中就没有协程作用域了,那么我们该如何调用像delay()这样的挂起函 数呢?

Kotlin提供了一个suspend关键字,使用它可以将任意函数声明成挂起函数。挂起函数之间都是可以互相调用的,所以可以在printDot()函数中调用delay()函数

coroutineScope

但是,suspend关键字只能将一个函数声明成挂起函数,是无法给它提供协程作用域的。比如 你现在尝试在printDot()函数中调用launch函数,一定是无法调用成功的,因为launch函 数要求必须在协程作用域当中才能调用。 这个问题可以借助coroutineScope函数来解决。coroutineScope函数也是一个挂起函数, 因此可以在任何其他挂起函数中调用。它的特点是会继承外部的协程的作用域并创建一个子协程,借助这个特性,我们就可以给任意挂起函数提供协程作用域了。

现在我们就可以在printDot()这个挂起函数中调用launch函数了。

coroutineScope函数和runBlocking函数还有点类似,它可以保证其作用域内的所有代码和子协程在全部执行完之前,外部的协程会一直被挂起。

控制台会以1秒钟的间隔依次输出数字1到10,然后才会打印coroutineScope函 数结尾的日志,最后打印runBlocking函数结尾的日志。由此可见,coroutineScope函数确实是将外部协程挂起了,只有当它作用域内的所有代码和 子协程都执行完毕之后,coroutineScope函数之后的代码才能得到运行。

但是 coroutineScope函数只会阻塞当前协程,既不影响其他协程,也不影响任何线程,因此是不 会造成任何性能上的问题的。而runBlocking函数由于会挂起外部线程,如果你恰好又在主线 程中当中调用它的话,那么就有可能会导致界面卡死的情况

作用域构建器

GlobalScope.launch和runBlocking函数是可以在任意地方调用的coroutineScope函 数可以在协程作用域或挂起函数中调用,而launch函数只能在协程作用域中调用

runBlocking由于会阻塞线程,因此只建议在测试环境下使用。而 GlobalScope.launch由于每次创建的都是顶层协程,一般也不太建议使用,除非你非常明确 就是要创建顶层协程。

为什么说不太建议使用顶层协程呢?

比如我 们在某个Activity中使用协程发起了一条网络请求,由于网络请求是耗时的,用户在服务器还没 来得及响应的情况下就关闭了当前Activity,此时按理说应该取消这条网络请求,或者至少不应 该进行回调,因为Activity已经不存在了,回调了也没有意义。不管是GlobalScope.launch函数还是launch函数,它们都会返回 一个Job对象,只需要调用Job对象的cancel()方法就可以取消协程了。但是如果我们每次创建的都是顶层协程,那么当Activity关闭时,就需要逐个调用所有已创建协 程的cancel()方法。

我们先创建了一个Job对象,然后把它传入CoroutineScope()函数当中,CoroutineScope()函数 会返回一个CoroutineScope对象,有了CoroutineScope对象之后,就 可以随时调用它的launch函数来创建一个协程了。现在所有调用CoroutineScope的launch函数所创建的协程,都会被关联在Job对象的作用域 下面。这样只需要调用一次cancel()方法,就可以将同一作用域内的所有协程全部取消

async

launch函数只能用于执行一段逻辑,却不能获取执行的结果,因为它的返回值 永远是一个Job对象。那么有没有什么办法能够创建一个协程并获取它的执行结果呢?当然有, 使用async函数就可以实现。async函数必须在协程作用域当中才能调用,它会创建一个新的子协程并返回一个Deferred对 象,如果我们想要获取async函数代码块的执行结果,只需要调用Deferred对象的await() 方法即可

调用了async函数之后,代码块中的代码就会 立刻开始执行。当调用await()方法时,如果代码块中的代码还没执行完,那么await()方法 会将当前协程阻塞住直到可以获得async函数的执行结果

整段代码的运行耗时是2032毫秒,说明这里的两个async函数确实是一种串行的关 系,前一个执行完了后一个才能执行。

现在整段代码的运行耗时变成了1029毫秒,运行效率的提升显而易见。

withContext()函数

withContext() 函数是一个挂起函数,大体可以将它理解成async函数的一种简化版写法

调用withContext()函数之后,会立即执行代码块中的代码,同时将 外部协程挂起。当代码块中的代码全部执行完之后,会将最后一行的执行结果作为 withContext()函数的返回值返回。因此基本上相当于val result = async{ 5 + 5 }.await()的写法。

唯一不同的是,withContext()函数强制要求我们指定一个线程参数。

线程参数

协程是一种轻量级的线程的概念,因此很多传统编程情况下需要开启多线程执行 的并发任务,现在只需要在一个线程下开启多个协程来执行就可以了。但是这并不意味着我们 就永远不需要开启线程了,比如说Android中要求网络请求必须在子线程中进行,即使你开启了 协程去执行网络请求,假如它是主线程当中的协程,那么程序仍然会出错。这个时候我们就应 该通过线程参数给协程指定一个具体的运行线程。线程参数主要有以下3种值可选:Dispatchers.Default、Dispatchers.IO和 Dispatchers.Main。

Dispatchers.Default表示会使用一种默认低并发的线程策略,当 你要执行的代码属于计算密集型任务时,开启过高的并发反而可能会影响任务的运行效率,此 时就可以使用Dispatchers.Default。

Dispatchers.IO表示会使用一种较高并发的线程策 略,当你要执行的代码大多数时间是在阻塞和等待中,比如说执行网络请求时,为了能够支持 更高的并发数量,此时就可以使用Dispatchers.IO。

Dispatchers.Main则表示不会开启 子线程,而是在Android主线程中执行代码,但是这个值只能在Android项目中使用,纯Kotlin 程序使用这种类型的线程参数会出现错误。

除了coroutineScope函数之外,其他所有 的函数都是可以指定这样一个线程参数的,只不过withContext()函数是强制要求指定的,而 其他函数则是可选的。

协程回调

suspendCoroutine函数必须在协程作用域或挂起函数中才能调用,它接收一个Lambda表达 式参数,主要作用是将当前协程立即挂起,然后在一个普通的线程中执行Lambda表达式中的 代码。Lambda表达式的参数列表上会传入一个Continuation参数,调用它的resume()方 法或resumeWithException()可以让协程恢复执行。

在request()函 数的内部,我们调用了刚刚介绍的suspendCoroutine函数,这样当前协程就会被立刻挂起, 而Lambda表达式中的代码则会在普通线程中执行

接着我们在Lambda表达式中调用 HttpUtil.sendHttpRequest()方法发起网络请求,并通过传统回调的方式监听请求结果。 如果请求成功就调用Continuation的resume()方法恢复被挂起的协程并传入服务器响应 的数据该值会成为suspendCoroutine函数的返回值。如果请求失败,就调用 Continuation的resumeWithException()恢复被挂起的协程,并传入具体的异常原因

不管之后我们要发起多少次网络请求,都不需要再重复进行回调实现了。

由于 getBaiduResponse()是一个挂起函数, 因此当它调用了request()函数时,当前的协程就会被立刻挂起,然后一直等待网络请求成功 或失败后,当前协程才能恢复运行。

getBaiduResponse()函数被声明成了挂起函数,这样它 也只能在协程作用域或其他挂起函数中调用了。

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