协程相关基础

Coroutine 基础

我们将介绍协程的基本概念。

第一个协程程序

我们把下面的代码跑起来:

import kotlinx.coroutines.*

fun main() {
    GlobalScope.launch { // launch new coroutine in background and continue
        delay(1000L) // non-blocking delay for 1 second (default time unit is ms)
        println("World!") // print after delay
    }
    println("Hello,") // main thread continues while coroutine is delayed
    Thread.sleep(2000L) // block main thread for 2 seconds to keep JVM alive
}  

我们可以看到输出:

Hello,
World!

本质上,协程是轻量级的线程。可以用协程构造器 launch 来启动协程,使其运行在 CoroutineScope 环境上下文中。我们在 GlobalScope 启动一个新的协程,它的生命周期仅受整个应用生命周期的限制。

我们可以尝试把 GlobalScope.launch{...} 替换为 thread{...} ,把 delay(...) 替换为 Thread.sleep(...) 。我们可以得到相同的结果。

假如我们仅仅把 GlobalScope.launch 替换为 thread ,编译器将会报错:

Error: Kotlin: Suspend functions are only allowed to be called from a coroutine or another suspend function

这是因为 delay 是特殊的挂起函数,它不会阻塞线程,但是这种特殊的函数只能在协程环境中调用。

桥接阻塞和非阻塞

上面那个例子混合非阻塞函数 delay(...) 和阻塞函数 Thread.sleep(...) 在同一段代码中,我们不能比较清晰的看出哪个是阻塞的,哪个是非阻塞的。我们让它运行在 runBlocking 协程中:

import kotlinx.coroutines.*

fun main() { 
    GlobalScope.launch { // launch new coroutine in background and continue
        delay(1000L)
        println("World!")
    }
    println("Hello,") // main thread continues here immediately
    runBlocking {     // but this expression blocks the main thread
        delay(2000L)  // ... while we delay for 2 seconds to keep JVM alive
    } 
}  

这个结果是相同的,但是整段代码只使用了非阻塞函数 delay(),主线程调用 runBlocking,将会阻塞,知道 runBlocking 协程内部执完成。

我们可以换种更常见的方式来编写:

import kotlinx.coroutines.*

fun main() = runBlocking<Unit> { // start main coroutine
    GlobalScope.launch { // launch new coroutine in background and continue
        delay(1000L)
        println("World!")
    }
    println("Hello,") // main coroutine continues here immediately
    delay(2000L)      // delaying for 2 seconds to keep JVM alive
}

上面的例子中,我们明确指定了返回值,Unit

等待job完成

使用延时函数来等待协程的完成不是一个好的实现。让我们使用一种非阻塞的方法明确的等待协程的启动和执行完成。

import kotlinx.coroutines.*

fun main() = runBlocking {
//sampleStart
    val job = GlobalScope.launch { // launch new coroutine and keep a reference to its Job
        delay(1000L)
        println("World!")
    }
    println("Hello,")
    job.join() // wait until child coroutine completes
//sampleEnd    
}  

现在,这个执行结果是一样的,但我们的代码更加的合理。

结构化并发

在实际应用中我们还有其他要考虑的。我们使用 GlobalScope.launch 创建了协程,虽然它是轻量级的,但是它还是会消耗内存资源。如果我们忘记引用了,我们新启动的协程还是会在运行。如果我们的协程里执行了需要比较长时间的操作,(比如等待很长时间),或者我们启动了很多的协程,这将会造成内存泄漏。手动的保持每个协程的引用是易于出错的处理的方式。

我们有更合理的解决方法。我们不使用全局的 GlobalScope 协程启动构造器,我们仅在特定的上下文函数中启动。

在我们的例子中,我们使用了 runBlocking 协程构造器,每一个协程构造器,都将会生成一个上下文环境实例 CoroutineScope。我们可以在该上下文环境实例中启动一个新的协程,然后就不能明确的使用 join 等方法了。因为外层的协程函数不会先结束,除非在它上下文环境中启动的所有的协程都已经执行完成。因此,我们的例子可以更加简洁:

import kotlinx.coroutines.*

fun main() = runBlocking { // this: CoroutineScope
    launch { // launch new coroutine in the scope of runBlocking
        delay(1000L)
        println("World!")
    }
    println("Hello,")
}
上下文构造器

此外,有不同的构造器提供协程上下文环境,我们可以使用 coroutineScope 构造器来声明自己的上下文环境。它将会新构建一个等待所有内部协程完成的上下文环境。和 runBlocking 主要的不同是,它在等待的时候并不阻塞当前线程。

import kotlinx.coroutines.*

fun main() = runBlocking { // this: CoroutineScope
    launch { 
        delay(200L)
        println("Task from runBlocking")
    }
    
    coroutineScope { // Creates a new coroutine scope
        launch {
            delay(500L) 
            println("Task from nested launch")
        }
    
        delay(100L)
        println("Task from coroutine scope") // This line will be printed before nested launch
    }
    
    println("Coroutine scope is over") // This line is not printed until nested launch completes
}
提取函数重构

我们把 launch{...} 里边的代码块提取出来,如果使用IDE重构函数方式的化,我们可以看到 suspend 修饰符已经被添加在函数前边。挂起函数可以像常规函数一样在协程上下文中使用。但它具有的特有的特性是,它能够在协程上下文中挂起,然后在某个时刻恢复到原来的执行点继续执行。

import kotlinx.coroutines.*

fun main() = runBlocking {
    launch { doWorld() }
    println("Hello,")
}

// this is your first suspending function
suspend fun doWorld() {
    delay(1000L)
    println("World!")
}

不建议在提取的方法中再调用协程构造器启动另一个协程上下文环境,因为这样使得结构不清晰。

协程是轻量化的
import kotlinx.coroutines.*

fun main() = runBlocking {
    repeat(100_000) { // launch a lot of coroutines
        launch {
            delay(1000L)
            print(".")
        }
    }
}

我们启动了10万个协程,每个协程中延时一秒后打印一个 . ,如果我们换成线程的话,很可能抛出内存溢出错误。:(

全局上下文的协程想守护线程

我们使用 GlobalScope 每一秒打印一次 I'm sleeping , 然后在主线程中延时,然后返回。

import kotlinx.coroutines.*

fun main() = runBlocking {
//sampleStart
    GlobalScope.launch {
        repeat(1000) { i ->
            println("I'm sleeping $i ...")
            delay(500L)
        }
    }
    delay(1300L) // just quit after delay
//sampleEnd    
}

我们可以看到打印了三行:

I'm sleeping 0 ...
I'm sleeping 1 ...
I'm sleeping 2 ...

GlobalScope 启动的协程并不保存进程的存活,它们和守护线程相似。

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