谈谈我对Kotlin中协程的理解

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1 协程是什么

kotlin 官方文档说：本质上，协程是轻量级的线程。

从 Android 开发者的角度去理解它们的关系：

  • 我们所有的代码都是跑在线程中的，而线程是跑在进程中的。
  • 协程没有直接和操作系统关联，但它不是空中楼阁，它也是跑在线程中的，可以是单线程，也可以是多线程。
  • 单线程中的协程总的执行时间并不会比不用协程少。
  • Android 系统上，如果在主线程进行网络请求，会抛出 NetworkOnMainThreadException，对于在主线程上的协程也不例外，这种场景使用协程还是要切线程的。

    我们学习Kotlin 中的协程，一开始确实可以从线程控制的角度来切入。因为在 Kotlin 中，协程的一个典型的使用场景就是线程控制。就像 Java 中的 Executor 和 Android 中的 AsyncTask，Kotlin 中的协程也有对 Thread API 的封装，让我们可以在写代码时，不用关注多线程就能够很方便地写出并发操作。

小结：

  • 协程最常用的功能是并发，而并发的典型场景就是多线程。
  • 协程设计的初衷是为了解决并发问题，让 协作式多任务实现起来更加方便。
  • 简单理解 Kotlin 协程的话，就是封装好的线程池。
  • 那么 Kotlin 中的协程是通过什么来实现异步操作的呢？它使用的是一种叫做 挂起 的机制。

2 你需要用协程吗？

3 使用协程优点

  • 轻量级，占用更少的系统资源；
  • 更高的执行效率；
  • 挂起函数较于实现 Runnable 或 Callable 接口更加方便可控；
  • kotlin.coroutine 核心库的支持，让编写异步代码更加简单。

4 kotlin中协程的演进

解释说明：

  • Coroutine context：协程上下文，协程上下文里是各种元素的集合
  • Coroutine dispatchers：协程调度，可以指定协程运行在 Android 的哪个线程里
  • suspend: 挂起函数, 挂起，就是一个稍后会被自动切回来的线程调度操作。

5 实现方式

5.1 环境准备

  • Kotlin 版本：1.3.+
  • 依赖的框架: 在 app/build.gradle 里添加 Kotlin 协程库的依赖如下所示。
// 标准库
implementation "org.jetbrains.kotlin:kotlin-stdlib-jdk7:$kotlin_version"

// 依赖协程核心库，提供 Android UI 调度器
implementation "org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-core:1.2.1"

// 依赖当前平台所对应的平台库 (必须)
implementation 'org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-android:1.1.1'

5.2 创建协程的几种方式

方式 作用
launch：job 创建一个不会阻塞当前线程、没有返回结果的 Coroutine, 但会返回一个 Job 对象，可以用于控制这个 Coroutine 的执行和取消，返回值为 Job。
runBlocking:T 创建一个会阻塞当前线程的 Coroutine, 常用于单元测试的场景，开发中一般不会用到
async/await:Deferred async 返回的 Coroutine 多实现了 Deferred 接口, 简单理解为带返回值的 launch 函数

实现方式一： GlobalScope.launch，使用 GlobalScope 单例对象, 可以直接调用 launch 开启协程。

  override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_thread)
        loadData()}

    private fun loadData() {GlobalScope.launch(Dispatchers.IO) {
            //IO 线程里拉取数据
            val result = fetchData()
            // 主线程里更新 UI
            withContext(Dispatchers.Main) {tvShowContent.text = result}
        }
    }
    
    // 关键词 suspend
    private suspend fun fetchData(): String {delay(2000)
        return "content"
    }

我们最常用的用于启动协程的方式，它最终返回一个 Job 类型的对象，这个 Job 类型的对象实际上是一个接口，它包涵了许多我们常用的方法。该方式启动的协程任务是不会阻塞线程的 *

实现方式二：使用 runBlocking 顶层函数

runBlocking {fetchData()
}

runBlocking启动的协程任务会阻断当前线程，直到该协程执行结束。

实现方式三：async+await

    private fun testAysnc() = GlobalScope.launch {val deferred = async(Dispatchers.IO) {delay(3000L)
            "Show Time"
        }
        // 此处获取耗时任务的结果，我们挂起当前协程，并等待结果
        val result = deferred.await()

        // 挂起协程切换至 UI 线程 展示结果
        withContext(Dispatchers.Main) {tvShowContent.text = result}
    }
  • async 和 await 是两个函数，这两个函数在我们使用过程中一般都是成对出现的。
  • async 用于启动一个异步的协程任务，await 用于去得到协程任务结束时返回的结果，结果是通过一个 Deferred 对象返回的。

那我们平日里常用到的调度器有哪些？

Dispatchers种类 作用
Dispatchers.Default 共享后台线程池里的线程（适合 CPU 密集型的任务，比如计算）
Dispatchers.Main Android 中的主线程
Dispatchers.IO 共享后台线程池里的线程（针对磁盘和网络 IO 进行了优化，适合 IO 密集型的任务，比如：读写文件，操作数据库以及网络请求）
Dispatchers.Unconfined 不限制，使用父 Coroutine 的现场

回到我们的协程，它从 suspend 函数开始脱离启动它的线程，继续执行在 Dispatchers 所指定的 IO 线程。

紧接着在 suspend 函数执行完成之后，协程为我们做的最爽的事就来了：会 自动帮我们把线程再切回来。

这个「切回来」是什么意思？

我们的协程原本是运行在 主线程 的，当代码遇到 suspend 函数的时候，发生线程切换，根据 Dispatchers 切换到了 IO 线程；

当这个函数执行完毕后，线程又切了回来，「切回来」也就是协程会帮我再 post 一个 Runnable，让我剩下的代码继续回到主线程去执行。

6 协程的应用场景

6.1 从相册中读取图片并显示

从相册中直接读取图片，这是一个典型的 IO 操作使用场景，操作不当，可能会出现 ANR。

版本 1.0 实现方式

val mImageUri = MediaStore.Images.Media.INTERNAL_CONTENT_URI
val bitmap = MediaStore.Images.Media.getBitmap(contentResolver, mImageUri)
imageView.setImageBitmap(bitmap)

版本 2.0 我们可能会引入 Handler 或 AysnTask来通过异步的方式实现

版本 3.0 我们可以这样用 doAsync 实现 这种方式也不错

doAsync{
    // 后台执行
   val mImageUri = MediaStore.Images.Media.INTERNAL_CONTENT_URI
   val bitmap = MediaStore.Images.Media.getBitmap(contentResolver,mImageUri) 
    
    // 回到主线程
    uiThread{imageView.setImageBitmap(bitmap)
    }
}

版本 4.0 时我们就可以用协程来实现。


val job = launch(Background) {
   val mImageUri = MediaStore.Images.Media.INTERNAL_CONTENT_URI
   val bitmap = MediaStore.Images.Media.getBitmap(contentResolver,mImageUri) 
   launch(UI) {imageView.setImageBitmap(bitmap)
  }

这里的参数 Background 是一个 CoroutineContext 对象，确保这个协程运行在一个后台线程，确保你的应用程序不会因耗时操作而阻塞和崩溃。你可以像下边这样定义一个 CoroutineContext：

internal val Background = newFixedThreadPoolContext(2, "bg")

人个感觉 最后两种方式都可取。

6.2 Android Jetpack 中使用 kotlin 协程

后面介绍的三种使用方式在实现前需要分别添加以下的依赖包

    implementation  'androidx.lifecycle:lifecycle-viewmodel-ktx:2.2.0-rc02'

    implementation 'androidx.lifecycle:lifecycle-runtime-ktx:2.2.0-rc02'

    implementation 'androidx.lifecycle:lifecycle-livedata-ktx:2.2.0-rc02'

6.2.1 在 ViewModel 中使用 ViewModelScope

为应用程序中的每个 ViewModel 定义ViewModelScope。如果清除ViewModel，则在此作用域中启动的任何协同程序都将自动取消。

当只有在 ViewModel 处于活动状态时才需要完成工作时，协程在这里非常有用。

例如，如果要为布局计算某些数据，则应将工作范围设置为 ViewModel，以便在清除 ViewModel 时，自动取消工作以避免消耗资源。

可以通过 ViewModel 的 viewModelScope 属性访问 ViewModel 的协同作用域，如下例所示：


class MyViewModel :ViewModel() {
    init {
        viewModelScope.launch {// Coroutine that will be canceled when the ViewModel is cleared.}
    }
}

6.2.2 在 Activity 或 Fragment 中使用 LifecycleScope

为每个 Lifecycle 定义LifecycleScope。当 Lifecycle 销毁时，在此范围内启动的任何协同程序都将被取消。

您可以通过 Lifecycle.CoroutineScope 或lifecycleOwner.lifecycleScope属性访问 Lifecycle 的 CoroutineScope。

下面的示例演示如何使用 lifecycleOwner.lifecycleScope 异步创建预计算文本：

class MyFragment: Fragment() {override fun onViewCreated(view: View, savedInstanceState: Bundle?) {super.onViewCreated(view, savedInstanceState)
        viewLifecycleOwner.lifecycleScope.launch {val params = TextViewCompat.getTextMetricsParams(textView)
            val precomputedText = withContext(Dispatchers.Default) {PrecomputedTextCompat.create(longTextContent, params)
            }
            TextViewCompat.setPrecomputedText(textView, precomputedText)
        }
    }
}

6.2.3 使用 LiveData

使用 LiveData 时，可能需要异步计算值。例如，您可能希望检索用户的首选项并将其提供给您的 UI。在这些情况下，可以使用 liveData builder 函数调用 suspend 函数，将结果作为 liveData 对象提供。

在下面的示例中，loadUser（）是在别处声明的挂起函数。使用 liveData 构建函数异步调用 loadUser（），然后使用 emit（）发出结果。

val user: LiveData<User> = liveData {val data = database.loadUser() // loadUser is a suspend function.
    emit(data)
}

LiveData 构建块充当协同路由和 liveData 之间的结构化并发原语。代码块在 LiveData 变为活动时开始执行，并且在 LiveData 变为非活动时经过可配置的超时后自动取消。如果在完成之前取消，则在 LiveData 再次激活时重新启动。如果在上一次运行中成功完成，则不会重新启动。请注意，只有在自动取消时才会重新启动。如果由于任何其他原因（例如抛出异常 CancelationException）而取消块，则不会重新启动它。

也可以从块中发射多个值。每次 emit（）调用都会暂停块的执行，直到在主线程上设置 LiveData 值。

val user: LiveData<Result> = liveData {emit(Result.loading())
    try {emit(Result.success(fetchUser()))
    } catch(ioException: Exception) {emit(Result.error(ioException))
    }
}

我们也可以和 LifeCycle中的 Transformations 结合使用，如下例所示：

class MyViewModel: ViewModel() {private val userId: LiveData<String> = MutableLiveData()
    val user = userId.switchMap { id ->
        liveData(context = viewModelScope.coroutineContext + Dispatchers.IO) {emit(database.loadUserById(id))
        }
    }
}

6.3 在 Retofit 使用 kotlin 协程

retrofit 2.6.0(2019-06-05)中的更新日志如下：

Support suspend modifier on functions for Kotlin! This allows you to express the asynchrony of HTTP requests in an idiomatic fashion for the language.

@GET("users/{id}")
suspend fun user(@Path("id") id: Long): User

Behind the scenes this behaves as if defined as fun user(...): Call and then invoked with Call.enqueue. You can also return Response for access to the response metadata.

在函数前加上 suspend 函数直接返回你需要对象类型不需要返回 Call 对象

总结

本文总结了 kotlin 中的协程的相关知识点，协程是值得深入研究的。未来的项目中运用是趋势所在，现将学习的心得总结于此，方便未来迭代中做为技术的储备。如有不足之处，欢迎留言讨论。

参考资料：

Google 官网在 component 中协程的运用

Kotlin 的协程用力瞥一眼 – 学不会协程？很可能因为你看过的教程都是错的

Kotlin 协程的使用

【码上开学】Kotlin 协程的挂起好神奇好难懂？今天我把它的皮给扒了

kotlin 协程在 Android 中的使用(Jetpack 中的协程、Retofit 中使用协程)

Kotlin 协程 —— 今天说说 launch 与 async

正文完
kotlin 协程
发表至：无分类
2019-11-20
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