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Kotlin 协程使用及其详解

article 2024/11/16 11:52:18

Kotlin协程，好用，但是上限挺高的，我一直感觉自己就处于会用，知其然不知其所以然的地步。

做点小总结，比较浅显。后面自己再继续补充吧。

一、什么是协程？

Kotlin 协程是一种轻量级的并发编程方式，用于简化异步代码的编写。它允许你编写看似同步的代码来处理异步任务，使代码更加简洁、可读且易于维护。协程广泛应用于 Android 开发中，用于网络请求、数据库操作等需要异步执行的任务。

协程是一种语法糖协程的出现是来解决异步问题的，但它本身却不提供异步的能力，协程某种意义上更像是一种语法糖，它为我们隐藏了异步调用和回调的细节，让我们更关注于业务逻辑的实现。
一句话概括，协程是一种轻量级的方便操作异步代码的语法糖，而它本身不提供异步能力。

二、Kotlin 协程的核心概念

协程 (Coroutine)：一种轻量级的线程。协程可以在不阻塞主线程的情况下挂起和恢复，使得代码能够异步执行而不增加线程开销。协程在 Kotlin 中由 suspend 函数来支持，避免回调地狱的情况。
挂起函数 (suspend function)：使用 suspend 关键字修饰的函数，可以在协程中挂起。挂起函数不会阻塞线程，而是挂起当前协程，直到任务完成后再继续执行。例如：

suspend fun fetchData(): String {
    // 模拟网络请求
    delay(1000)  // 挂起 1 秒，不会阻塞线程
    return "Data fetched"
}

挂起 (Suspend) 和恢复 (Resume)：当协程执行到 delay、withContext 等挂起函数时，它会暂停执行并释放资源，一旦挂起函数完成任务，协程会恢复执行。这种机制使得协程能够在同一线程上无缝切换，从而提高性能。
作用域 (CoroutineScope)：协程作用域定义了协程的生命周期。常见的协程作用域有 GlobalScope、CoroutineScope、viewModelScope 和 lifecycleScope，它们决定了协程的启动与取消。作用域有助于自动管理协程，确保在不再需要协程时取消它，避免资源泄漏。
上下文 (CoroutineContext)：协程的上下文包含了协程的调度器（比如 Dispatchers.Main、Dispatchers.IO）和其他信息。上下文指定了协程在哪个线程或线程池上执行，调度器为协程提供执行环境。

三、协程的特点

轻量

一个线程中可以包含多个协程，协程支持挂起，不会让正在运行协程的线程阻塞，与阻塞线程相比，挂起协程的操作更轻量
内存泄漏更少
协程使用了结构化并发机制，可以在一个作用域内执行多个操作，可以一次性全部取消掉，这样就不用像 RxJava 一样要自己把 Disposable 放在 CompositeDisposable 里
内置取消支持
当我们取消一个协程时，取消操作会在运行中的整个协程层次结构内传播，也就是父协程取消后，子协程也会被取消
Jetpack支持
集成 Jetpack 中的 ViewModel 、Lifecycle 和 LiveData 都提供了对应的协程作用域
Kotlin 协程框架中的挂起函数有另外一个好处，就是可以在编译时就让方法的调用方知道这是一个耗时的操作，需要确定这个操作要放在哪个线程执行，这样就不用像 Android 框架对主线程网络请求的禁止方式一样，在运行时才抛出异常。

四、协程和线程的区别

(1)协程是编译器级别的，线程是系统级别的。协程的切换是由程序来控制的，线程的切换是由操作系统来控制的。

(2)协程是协作式的，线程是抢占式的。协程是由程序来控制什么时候进行切换的，而线程是有操作系统来决定线程之间的切换的。

(3)一个线程可以包含多个协程。

(4)Java中，多线程可以充分利用多核cpu，协程是在一个线程中执行。

(5)协程适合io密集型的程序，多线程适合计算密集型的程序(适用于多核cpu的情况)。当你的程序大部分是文件读写操作或者网络请求操作的时候，这时你应该首选协程而不是多线程，首先这些操作大部分不是利用cpu进行计算而是等待数据的读写，其次因为协程执行效率较高，子程序切换不是线程切换，是由程序自身控制，因此，没有线程切换的开销，和多线程比，线程数量越多，协程的性能优势就越明显。

(6)使用协程可以顺序调用异步代码，避免回调地狱。

五、协程的使用

Kotlin 提供了丰富的协程构建器，如 launch 和 async，分别用于启动协程并发任务。

1. `launch`

launch 是一种最常用的协程构建器，用于启动一个新协程，并且不会阻塞主线程。它的返回值是 Job，可以用于取消协程。

GlobalScope.launch {
    val result = fetchData()
    println(result)
}

2. `async`

async 用于并发执行多个任务，适合需要返回结果的情况。它的返回值是 Deferred，可以通过 await() 来获取执行结果。

CoroutineScope(Dispatchers.Main).launch {
    val result1 = async { fetchData() }
    val result2 = async { fetchData() }
    println(result1.await() + result2.await())
}

六、Job的使用

我们在使用launch的时候，就启动了一个协程，launch方法会返回一个job。

1.使用job.cancel()取消一个协程

fun main() {
    val job = GlobalScope.launch {
        delay(1000L)
        println("World!")
    }
    job.cancel()
    println("Hello,")

}

因为协程被取消了，所以只会打印Hello。

2、join()等待协程执行完毕

作用类似于Thread.join()函数，join()后面的代码会等到协程结束再执行，结果如下：

fun main() = runBlocking {
    val job = GlobalScope.launch {
        delay(1000L)
        println("World!")
        delay(1000L)
    }
    println("Hello,")
    job.join() 
    println("Good！")
}

//依次打印
Hello,
World!
Good！