Kotlin Primer·第七章·協(xié)程庫(上篇)

本篇只講了協(xié)程庫的使用。還有中篇講協(xié)程的啟動和切換實現(xiàn)原理琅翻,下篇核心講解kotlin協(xié)程在JVM層的實現(xiàn)原理诺祸。
這可能是至今為止最詳細(xì)實用的 Kotlin 協(xié)程庫詳解了揣钦。

第一部分——快速上手
第一章·啟程
第二章·基本語法
第三章·Kotlin 與 Java 混編
第二部分——開始學(xué)習(xí) Kotlin
第四章·Kotlin 的類特性(上)
第四章·Kotlin 的類特性(下)
第五章·函數(shù)與閉包
第六章·集合泛型與操作符
第三部分——Kotlin 工具庫
第七章·協(xié)程庫(上篇)
第七章·協(xié)程庫(中篇)

7.協(xié)程

協(xié)程,協(xié)作代碼段涨岁。相對線程而言拐袜,協(xié)程更適合于用來實現(xiàn)彼此熟悉的程序組件。協(xié)程提供了一種可以避免線程阻塞的能力梢薪,這是他的核心功能蹬铺。在 kotlin 中使用協(xié)程,需要在 gradle 中引入?yún)f(xié)程庫:

//Android 工程使用
implementation "org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-android:x.x.x"  
//Java 工程使用
implementation 'org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-core:x.x.x'

7.1 協(xié)程是什么

協(xié)程的概念其實是很早就被提出的秉撇。
這里借用知乎作者阿貓的一段回答(有所修改)來為大家講解協(xié)程究竟是怎么來的:

  1. 一開始大家想要同一時間執(zhí)行多個代碼任務(wù)甜攀,于是就有了并發(fā)。從程序員的角度可以看成是多個獨立的邏輯流琐馆,內(nèi)部可以是多 CPU 并行规阀,也可以是單 CPU 時間分片。
  2. 但是一并發(fā)就有上下文切換的問題瘦麸,干了一半跑去處理另一件事谁撼,我這做了一半的東西怎么保存。進(jìn)程就是這樣抽象出來個一個概念滋饲,搭配虛擬內(nèi)存彤敛、進(jìn)程表之類,用來管理獨立的程序運行了赌、切換墨榄。
  3. 后來硬件提升了,一電腦上有了好幾個 CPU 就可以一人跑一進(jìn)程勿她,就是所謂的并行袄秩。
  4. 但是一并行,進(jìn)程數(shù)一高逢并,大部分系統(tǒng)資源就得用于進(jìn)程切換的狀態(tài)保存之剧。后來搞出線程的概念,大致意思就是這個地方阻塞了砍聊,但我還有其他地方的邏輯流可以計算背稼,不用特別麻煩的切換頁表、刷新 TLB玻蝌,只要把寄存器刷新一遍就行蟹肘。
  5. 如果你嫌操作系統(tǒng)調(diào)度線程有不確定性词疼,不知道什么時候開始什么時候切走,我自己在進(jìn)程里面手寫代碼去管理邏輯調(diào)度這就是用戶態(tài)線程帘腹。
  6. 而用戶態(tài)線程是不可剝奪的贰盗,如果一個用戶態(tài)線程發(fā)生了阻塞,就會造成整個進(jìn)程阻塞阳欲,所以進(jìn)程需要自己擁有調(diào)度線程的能力舵盈。而如果用戶態(tài)線程將控制權(quán)交給進(jìn)程,讓進(jìn)程調(diào)度自己球化,這就是協(xié)程秽晚。

后來我們的內(nèi)存越來越大,操作系統(tǒng)的調(diào)度也越來越智能筒愚,就慢慢沒人再去花時間去自己實現(xiàn)用戶態(tài)線程爆惧、協(xié)程這些東西了。

7.2 為什么又要用協(xié)程了

那既然上面說協(xié)程已經(jīng)淘汰在歷史的長河中了锨能,為什么現(xiàn)在又跑來這么聲勢浩大扯再。
這就要從多線程的效率講起了。
前面我們講由于操作系統(tǒng)的多線程調(diào)度越來越智能址遇,硬件設(shè)備也越來越好熄阻,這大幅提升了線程的效率,因此正常情況下線程的效率是高于協(xié)程的倔约,而且是遠(yuǎn)高于協(xié)程秃殉。
那么線程在什么情況下效率是最高的?就是在一直 run 的情況下浸剩。但是線程幾乎是很難一直 run 的钾军,比如:線程上下文切換、復(fù)雜計算阻塞绢要、IO阻塞吏恭。
于是又有人想起了協(xié)程,這個可以交給代碼調(diào)度的東西重罪。

7.3 kotlin 的協(xié)程怎么用

在 kotlin 上樱哼,使用協(xié)程你只需要知道兩個方法和他們的返回類型,就可以很熟練的用上協(xié)程了剿配。分別是:

fun launch(): Job
fun async(): Deferred

7.3.1 launch方法

從方法名我們就能看出搅幅,launch表示啟動一個協(xié)程。

public fun launch(
    context: CoroutineContext,
    start: CoroutineStart = CoroutineStart.DEFAULT,
    block: suspend CoroutineScope.() -> Unit
): Job {
}

launch()方法接收三個參數(shù)呼胚,通常很少用到第二個參數(shù)茄唐。
第一個參數(shù)是一個協(xié)程的上下文,CoroutineContext不僅可以用于在協(xié)程跳轉(zhuǎn)的時刻傳遞數(shù)據(jù)蝇更,同時最主要的功能沪编,是用于表明協(xié)程運行與恢復(fù)時的上下文環(huán)境呼盆。
通常Android在用的時候都是傳一個UI就表示在 UI 線程啟動協(xié)程,或者傳一個CommonPool表示在異步啟動協(xié)程漾抬,還有一個是Unconfined表示不指定宿亡,在哪個線程調(diào)用就在哪個線程恢復(fù)常遂。

fun test() {
    launch(UI) {
        val isUIThread = Thread.currentThread() == Looper.getMainLooper().thread
        println("UI::===$isUIThread")
    }
    launch(CommonPool) {
        val isUIThread = Thread.currentThread() == Looper.getMainLooper().thread
        println("CommonPool::===$isUIThread")
    }
}

例如這段代碼就會輸出一個

UI::===true
CommonPool::===false

7.3.2 Job對象

launch()方法會返回一個job對象纳令,job對象常用的方法有三個,叫start克胳、joincancel平绩。分別對應(yīng)了協(xié)程的啟動、切換至當(dāng)前協(xié)程漠另、取消捏雌。

例如下面是start()方法的使用示例:

fun test() {
    //當(dāng)啟動類型設(shè)置成LAZY時,協(xié)程不會立即啟動笆搓,而是手動調(diào)用start()后他才會啟動性湿。
    val job = launch(UI, CoroutineStart.LAZY) {
        println("hello")
    }
    job.start()
}

join()方法就比較特殊,他是一個suspend方法满败。suspend 修飾的方法(或閉包)只能調(diào)用被suspend修飾過的方法(或閉包)肤频。 方法聲明如下:

public suspend fun join()

因此,join()方法只能在協(xié)程體內(nèi)部使用算墨,跟他的功能:切換至當(dāng)前協(xié)程所吻合宵荒。

fun test() {
    val job1 = launch(UI, CoroutineStart.LAZY) {
        println("hello1")
    }
    val job2 = launch(UI) {
        println("hello2")
        job1.join()
        println("hello3")
    }
}

這段代碼執(zhí)行后將會輸出

hello2
hello1
hello3

7.3.3 async()方法

async()方法也是創(chuàng)建一個協(xié)程并啟動,甚至連方法的聲明都跟launch()方法一模一樣净嘀。
不同的是报咳,async()方法的返回值,返回的是一個Deferred對象挖藏。這個接口是Job接口的子類暑刃。
因此上文介紹的所有方法,都可以用于Deferred的對象膜眠。

Deferred最大的用處在于他特有的一個方法await()

public suspend fun await(): T

await()可以返回當(dāng)前協(xié)程的執(zhí)行結(jié)果稍走,也就是你可以這樣寫代碼:

fun test() {
    val deferred1 = async(CommonPool) {
        "hello1"
    }
    val deferred2 = async(UI) {
        println("hello2")
        println(deferred1.await())
    }
}

你發(fā)現(xiàn)神奇的地方了嗎,我讓一個工作在主線程的協(xié)程柴底,獲取到了一個異步協(xié)程的返回值婿脸。
這意味著,我們以后網(wǎng)絡(luò)請求柄驻、圖片加載狐树、數(shù)據(jù)庫、文件操作什么的鸿脓,都可以丟到一個異步的協(xié)程中去抑钟,然后在同步代碼中直接取返回值涯曲,而不再需要去寫回調(diào)了。
這就是我們經(jīng)常使用的一個最大特性在塔。

7.4 kotlin 協(xié)程使用示例

最后用一個稍微復(fù)雜一點的例子幻件,來講 kotlin 協(xié)程的使用

fun test() {
    //每秒輸出兩個數(shù)字
    val job1 = launch(Unconfined, CoroutineStart.LAZY) {
        var count = 0
        while (true) {
            count++
            //delay()表示將這個協(xié)程掛起500ms
            delay(500)
            println("count::$count")
        }
    }
    
    //job2會立刻啟動
    val job2 = async(CommonPool) {
        job1.start()
        "ZhangTao"
    }

    launch(UI) {
        delay(3000)
        job1.cancel()
        //await()的規(guī)則是:如果此刻job2已經(jīng)執(zhí)行完則立刻返回結(jié)果,否則等待job2執(zhí)行
        println(job2.await())
    }
}

最終輸出了6次蛔溃,job1 就被 cancel 了

count::1
count::2
count::3
count::4
count::5
count::6
ZhangTao
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