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关于android:使用协程和-Flow-简化-API-设计

jiezi

如果您是库作者，您兴许心愿用户在应用 Kotlin 协程与 Flow 时能够更加轻松地调用您基于 Java 或回调的 API。另外，如果您是 API 的使用者，则可能违心将第三方 API 界面适配协程，以使它们对 Kotlin 更敌对。

本文将会介绍如何应用协程和 Flow 简化 API，以及如何应用 suspendCancellableCoroutine 和 callbackFlow API 创立您本人的适配器。针对那些富裕好奇心的读者，本文还会对这些 API 进行分析，以帮您理解它们底层的工作原理。

如果您更喜爱观看视频，能够 点击这里。

查看现有协程适配器

在您为现有 API 编写本人的封装之前，请查看是否曾经存在针对您的用例的适配器或者 扩大办法。上面是一些蕴含常见类型协程适配器的库。

Future 类型

对于 future 类型，Java 8 集成了 CompletableFuture，而 Guava 集成了 ListenableFuture。这里提到的并不是全副，您能够在线搜寻以确定是否存在实用于您的 future 类型的适配器。

// 期待 CompletionStage 的执行实现而不阻塞线程
suspend fun <T> CompletionStage<T>.await(): T 
 
// 期待 ListenableFuture 的执行实现而不阻塞线程
suspend fun <T> ListenableFuture<T>.await(): T

应用这些函数，您能够解脱回调并挂起协程直到 future 的后果被返回。

Reactive Stream

对于响应式流的库，有针对 RxJava、Java 9 API 与 响应式流库 的集成:

// 将给定的响应式 Publisher 转换为 Flow
fun <T : Any> Publisher<T>.asFlow(): Flow<T>

这些函数将响应式流转换为了 Flow。

Android 专用 API

对于 Jetpack 库或 Android 平台 API，您能够参阅 Jetpack KTX 库 列表。现有超过 20 个库领有 KTX 版本，形成了您所相熟的 Java API。其中包含 SharedPreferences、ViewModels、SQLite 以及 Play Core。

回调

回调是实现异步通信时十分常见的做法。事实上，咱们在 后盾线程工作运行指南 中将回调作为 Java 编程语言的默认解决方案。然而，回调也有许多毛病: 这一设计会导致令人费解的回调嵌套。同时，因为没有简略的传播方式，错误处理也更加简单。在 Kotlin 中，您能够简略地应用协程调用回调，但前提是您必须创立您本人的适配器。

创立您本人的适配器

如果没有找到适宜您用例的适配器，更间接的做法是本人编写适配器。对于一次性异步调用，能够应用 suspendCancellableCoroutine API；而对于流数据，能够应用 callbackFlow API。

作为练习，上面的示例将会应用来自 Google Play Services 的 Fused Location Provider API 来获取地位数据。此 API 界面非常简略，然而它应用回调来执行异步操作。当逻辑变得复杂时，这些回调容易使代码变得不可读，而咱们能够应用协程来解脱它们。

如果您心愿摸索其它解决方案，能够通过下面函数所链接的源代码为您带来启发。

一次性异步调用

Fused Location Provider API 提供了 getLastLocation) 办法来取得 最初已知地位。对于协程来说，现实的 API 是一个间接返回确切后果的挂起函数。

留神: 这一 API 返回值为 Task，并且曾经有了对应的 适配器。出于学习的目标，咱们用它作为范例。

咱们能够通过为 FusedLocationProviderClient 创立扩大函数来取得更好的 API:

suspend fun FusedLocationProviderClient.awaitLastLocation(): Location

因为这是一个一次性异步操作，咱们应用 suspendCancellableCoroutine 函数: 一个用于从协程库创立挂起函数的底层构建块。

suspendCancellableCoroutine 会执行作为参数传入的代码块，而后在期待持续信号期间挂起协程的执行。当协程 Continuation 对象中的 resume 或 resumeWithException 办法被调用时，协程会被复原执行。无关 Continuation 的更多信息，请参阅: Kotlin Vocabulary | 揭秘协程中的 suspend 修饰符。

咱们应用能够增加到 getLastLocation 办法中的回调来在适合的机会复原协程。参见上面的实现:

// FusedLocationProviderClient 的扩大函数，返回最初已知地位
suspend fun FusedLocationProviderClient.awaitLastLocation(): Location =

  // 创立新的可取消协程
  suspendCancellableCoroutine<Location> { continuation ->

    // 增加复原协程执行的监听器
    lastLocation.addOnSuccessListener { location ->
      // 复原协程并返回地位
      continuation.resume(location)
    }.addOnFailureListener { e ->
      // 通过抛出异样来复原协程
      continuation.resumeWithException(e)
    }

    // suspendCancellableCoroutine 块的结尾。这里会挂起协程
    // 直到某个回调调用了 continuation 参数
  }

留神 : 只管协程库中同样蕴含了不可勾销版本的协程构建器 (即 suspendCoroutine)，但最好始终抉择应用 suspendCancellableCoroutine 解决协程作用域的勾销及从底层 API 流传勾销事件。

suspendCancellableCoroutine 原理

在外部，suspendCancellableCoroutine 应用 suspendCoroutineUninterceptedOrReturn 在挂起函数的协程中取得 Continuation。这一 Continuation 对象会被一个 CancellableContinuation 对象拦挡，后者会从此时开始管制协程的生命周期 (其 实现 具备 Job 的性能，然而有一些限度)。

接下来，传递给 suspendCancellableCoroutine 的 lambda 表达式会被执行。如果该 lambda 返回了后果，则协程将立刻复原；否则协程将会在 CancellableContinuation 被 lambda 手动复原前放弃挂起状态。

您能够通过我在上面代码片段 (原版实现) 中的正文来理解产生了什么:

public suspend inline fun <T> suspendCancellableCoroutine(crossinline block: (CancellableContinuation<T>) -> Unit
): T =
  // 获取运行此挂起函数的协程的 Continuation 对象 
  suspendCoroutineUninterceptedOrReturn { uCont ->

    // 接管协程。Continuation 曾经被拦挡，// 接下来将会遵循 CancellableContinuationImpl 的生命周期
    val cancellable = CancellableContinuationImpl(uCont.intercepted(), ...)
    /* ... */
 
    // 应用可勾销 Continuation 调用代码块
    block(cancellable)
        
    // 挂起协程并且期待 Continuation 在“block”中被复原，或者在“block”完结执行时返回后果 
    cancellable.getResult()}

想理解更多无关挂起函数的工作原理，请参阅这篇: Kotlin Vocabulary | 揭秘协程中的 suspend 修饰符。

流数据

如果咱们转而心愿用户的设施在实在的环境中挪动时，周期性地接管地位更新 (应用 requestLocationUpdates) 函数 )，咱们就须要应用 Flow 来创立数据流。现实的 API 看起来应该像上面这样:

fun FusedLocationProviderClient.locationFlow(): Flow<Location>

为了将基于回调的 API 转换为 Flow，能够应用 callbackFlow 流构建器来创立新的 flow。callbackFlow 的 lambda 表达式的外部处于一个协程的上下文中，这意味着它能够调用挂起函数。不同于 flow 流构建器，channelFlow 能够在不同的 CoroutineContext 或协程之外应用 offer 办法发送数据。

通常状况下，应用 callbackFlow 构建流适配器遵循以下三个步骤:

  1. 创立应用 offer 向 flow 增加元素的回调；
  2. 注册回调；
  3. 期待消费者勾销协程，并登记回调。

将上述步骤利用于以后用例，咱们失去以下实现:

// 发送地位更新给消费者
fun FusedLocationProviderClient.locationFlow() = callbackFlow<Location> {
  // 创立了新的 Flow。这段代码会在协程中执行。// 1. 创立回调并向 flow 中增加元素
  val callback = object : LocationCallback() {override fun onLocationResult(result: LocationResult?) {
      result ?: return  // 疏忽为空的后果
      for (location in result.locations) {
        try {offer(location)  // 将地位发送到 flow
        } catch (t: Throwable) {// 地位无奈发送到 flow}
      }
    }
  }
  
  // 2. 注册回调并通过调用 requestLocationUpdates 获取地位更新。requestLocationUpdates(createLocationRequest(),
    callback,
    Looper.getMainLooper()).addOnFailureListener { e ->
    close(e)  // 在出错时敞开 flow
  }
  
  // 3. 期待消费者勾销协程并登记回调。这一过程会挂起协程，直到 Flow 被敞开。awaitClose {
    // 在这里清理代码
    removeLocationUpdates(callback)
  }
}

callbackFlow 外部原理

在外部，callbackFlow 应用了一个 channel。channel 在概念上很靠近阻塞 队列 ) —— 它在配置时须要指定容量 (capacity): 即能够缓冲的元素个数。在 callbackFlow 中创立的 channel 默认容量是 64 个元素。如果将新元素增加到已满的 channel，因为 offer 不会将元素增加到 channel 中，并且会立刻返回 false，所以 send 会暂停生产者，直到频道 channel 中有新元素的可用空间为止。

awaitClose 外部原理

乏味的是，awaitClose 外部应用的是 suspendCancellableCoroutine。您能够通过我在以下代码片段中的正文 (查看 原始实现) 一窥到底:

public suspend fun ProducerScope<*>.awaitClose(block: () -> Unit = {}) {
  ...
  try {
    // 应用可勾销 continuation 挂起协程
    suspendCancellableCoroutine<Unit> { cont ->
      // 仅在 Flow 或 Channel 敞开时胜利复原协程，否则放弃挂起
      invokeOnClose {cont.resume(Unit) }
    }
  } finally {
    // 总是会执行调用者的清理代码
    block()}
}

复用 Flow

除非额定应用两头操作符 (如: conflate)，否则 Flow 是冷且惰性的。这意味着每次调用 flow 的终端操作符时，都会执行构建块。对于咱们的用例来说，因为增加一个新的地位监听器开销很小，所以这一个性不会有什么大问题。然而对于另外的一些实现可就不肯定了。

您能够应用 shareIn 两头操作符在多个收集器间复用同一个 flow，并使冷流成为热流。

val FusedLocationProviderClient.locationFlow() = callbackFlow<Location> {...}.shareIn(
  // 让 flow 追随 applicationScope
  applicationScope,
  // 向新的收集器发送上一次发送的元素
  replay = 1,
  // 在有沉闷的订阅者时，放弃生产者的沉闷状态
  started = SharingStarted.WhileSubscribed())

您能够通过文章《协程中的勾销和异样 | 驻留工作详解》来理解更多无关在利用中应用 applicationScope 的最佳实际。

您该当思考通过创立协程适配器使您的 API 或现存 API 简洁、易读且合乎 Kotlin 的应用习惯。首先查看是否曾经存在可用的适配器，如果没有，您能够应用 suspendCancellableCoroutine 针对一次性调用；或应用 callbackFlow 针对流数据，来创立您本人的适配器。

您能够通过 codelab: 创立 Kotlin 扩大库，来上手本文所介绍的话题。

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