Kotlin协程教程（1）：启动

2019-08-27 本文已影响0人 kross

协程

协程简单的来说，就是用户态的线程。

emmm，还是不明白对吧，那想象一个这样的场景，如果在一个单核的机器上有两个线程需要执行，因为一次只能执行一个线程里面的代码，那么就会出现线程切换的情况，一会需要执行一下线程A，一会需要执行一下线程B，线程切换会带来一些开销。

假设两个线程，交替执行，如下图所示

Image.png

线程会因为Thread.sleep方法而进入阻塞状态（就是什么也不会执行），这样多浪费资源啊。

能不能将代码块打包成一个个小小的可执行片段，由一个统一的分配器去分配到线程上去执行呢，如果我的代码块里要求sleep一会，那么就去执行别的代码块，等会再来执行我呢。

Image [2].png

协程就是这样一个东西，我们作为使用者不需要再去考虑创建一个新线程去执行一坨代码，也不需要关心线程怎么管理。我们需要关心的是，我要异步的执行一坨代码，待会我要拿到它的结果，我要异步的执行很多坨代码，待会我要按某种顺序，或者某种逻辑得到它们的结果。

总而言之，协程是用户态的线程，它是在用户态实现的一套机制，可以避免线程切换带来的开销，可以高效的利用线程的资源。

从代码上来讲，也可以更漂亮的写各种异步逻辑。

这里想再讲讲一个概念，阻塞与非阻塞是什么意思

阻塞与非阻塞

简单来说，阻塞就是不执行了，非阻塞就是一直在执行。
比如

Thread.wait() // 阻塞了
// 这里执行不到了

但是，如果

while (true) { // 一直在运行，没有阻塞
   i++;
}
// 这里也执行不到了

runBlocking：连接阻塞与非阻塞的世界

runBlocking是启动新协程的一种方法。

runBlocking启动一个新的协程，并阻塞它的调用线程，直到里面的代码执行完毕。

举个例子

println("aaaaaaaaa ${Thread.currentThread().name}")

runBlocking {
    for (i in 0..10) {
        println("$i ${Thread.currentThread().name}")
        delay(100)
    }
}

println("bbbbbbbbb ${Thread.currentThread().name}")

上面代码的输出为：

aaaaaaaaa main
0 main
1 main
2 main
3 main
4 main
5 main
6 main
7 main
8 main
9 main
10 main
bbbbbbbbb main

emmm，这并没有什么稀奇，所有的代码都在主线程执行，按照顺序来，去掉runBlocking也是一样的嘛。

但是，runBlocking可以指定参数，就可以让runBlocking里面的代码在其他线程执行，但同样可以阻塞外部线程。

println("aaaaaaaaa ${Thread.currentThread().name}")

runBlocking(Dispatchers.IO) { // 注意这里
    for (i in 0..10) {
        println("$i ${Thread.currentThread().name}")
        delay(100)
    }
}

println("bbbbbbbbb ${Thread.currentThread().name}")

上面的代码，给runBlocking添加了一个参数，Dispatchers.IO，这样里面的代码块就会执行到其他线程了。

来一起看看效果：

aaaaaaaaa main
0 DefaultDispatcher-worker-1
1 DefaultDispatcher-worker-1
2 DefaultDispatcher-worker-1
3 DefaultDispatcher-worker-4
4 DefaultDispatcher-worker-4
5 DefaultDispatcher-worker-6
6 DefaultDispatcher-worker-7
7 DefaultDispatcher-worker-7
8 DefaultDispatcher-worker-9
9 DefaultDispatcher-worker-1
10 DefaultDispatcher-worker-5
bbbbbbbbb main

通过断点在runBlocking里面的代码，查看这个时候，主线程是什么状态，发现它是进入了WAIT态。

Image [3].png

当给runBlocking指定Dispatchers参数时，就仿佛是使用了join方法。

val t = thread {
    for (i in 0..10) {
        println("$i ${Thread.currentThread().name}")
        Thread.sleep(100)
    }
}

t.join()

launch：启动一个协程

launch可以启动一个协程，但不会阻塞调用线程，但是launch必须要在协程作用域中才能调用。

fun main() {

    launch {
        // no, no, no...
    }
    
    runBlocking {
        launch {
            // is ok
        }
    }
}

如果要在非协程作用域调用launch，可以使用GlobalScope.launch。

fun main() {
    GlobalScope.launch {
        // is ok
    }
}

同样的launch也是可以传入一个Dispatcher参数来指定它会被分配到什么线程上执行。

此时，大家就会想了，GlobalScope.launch那么方便，是不是只用它就行了？什么时候该用launch，什么时候该用GlobalScope.launch呢？

文档这样说道：GlobalScope.launch会启动一个top-level的协程，它的生命周期将只受到整个应用程序生命周期的限制。

emmmm，那是不是说，普通的launch，它所创建的协程会受到外层的一个作用域的生命周期的影响，而GlobalScope所创建的协程，不收外层的影响。

于是，有了下面的实验

fun main() {

    runBlocking(Dispatchers.IO) {

        val job = launch { // 外层任务，包裹两个协程

            GlobalScope.launch { // 第一个协程
                for (i in 0..10) {
                    println("GlobalScope $i ${Thread.currentThread().name} -----")
                    delay(100)
                }
            }

            launch { // 第二个协程
                for (i in 0..10) {
                    println("normal launch $i ${Thread.currentThread().name} #####")
                    delay(100)
                }
            }
        }

        delay(300); // 延迟一会，让第二个协程能执行3次左右

        job.cancel() // 将外层任务取消了

        delay(2000) // 继续延迟，期望看到GlobalScope能继续运行
        
    }
}

看看实验结果

GlobalScope 0 DefaultDispatcher-worker-2 -----
normal launch 0 DefaultDispatcher-worker-5 #####
GlobalScope 1 DefaultDispatcher-worker-5 -----
normal launch 1 DefaultDispatcher-worker-1 #####
GlobalScope 2 DefaultDispatcher-worker-5 -----
normal launch 2 DefaultDispatcher-worker-3 #####
GlobalScope 3 DefaultDispatcher-worker-7 -----
GlobalScope 4 DefaultDispatcher-worker-8 -----
GlobalScope 5 DefaultDispatcher-worker-8 -----
GlobalScope 6 DefaultDispatcher-worker-7 -----
GlobalScope 7 DefaultDispatcher-worker-1 -----
GlobalScope 8 DefaultDispatcher-worker-3 -----
GlobalScope 9 DefaultDispatcher-worker-9 -----
GlobalScope 10 DefaultDispatcher-worker-5 -----

如我的预料一样，GlobalScope无法被cancel。

再来看一下文档里面怎么描述的，体会一下：

Global scope is used to launch top-level coroutines which are operating on the whole application lifetime
and are not cancelled prematurely.

接下来，解释一下上面提到的协程作用域的概念。

什么是协程作用域（Coroutine Scope）？

协程作用域是协程运行的作用范围，换句话说，如果这个作用域销毁了，那么里面的协程也随之失效。就好比变量的作用域。

{ // scope start
    int a = 100;
} // scope end
println(a); // what is a?

协程作用域也是这样一个作用，可以用来确保里面的协程都有一个作用域的限制。

一个经典的示例就是，比如我们要在Android上使用协程，但是我们不希望Activity销毁了，我的协程还在悄咪咪的干一些事情，我希望它能停止掉。

我们就可以

class MyActivity : AppCompatActivity(), CoroutineScope by MainScope() {
    // ....
}

这样，里面运行的协程就会随着Activity的销毁而销毁。

launch的返回值：Job

回到launch的话题，launch启动后，会返回一个Job对象，表示这个启动的协程，我们可以方便的通过这个Job对象，取消，等待这个协程。

像这样：

fun main() {

    runBlocking(Dispatchers.IO) {

        val job1 = launch {
            for (i in 0..10) {
                println("normal launch $i ${Thread.currentThread().name} #####")
                delay(100)
            }
        }

        val job2 = launch {
            for (i in 0..10) {
                println("normal launch $i ${Thread.currentThread().name} -----")
                delay(100)
            }
        }

        job1.join()
        job2.join()

        println("all job finished")
    }
}

使用job的join方法，来等待这个协程执行完毕。这个和Thread的join方法语义一样。

async：启动协程的另一种姿势

launch启动一个协程后，会返回一个Job对象，这个Job对象不含有任何数据，它只是表示启动的协程本身，我们可以通过这个Job对象来对协程进行控制。

假设这样一种场景，我需要同时启动两个协程来搞点事，然后它们分别都会计算出一个Int值，当两个协程都做完了之后，我需要将这两个Int值加在一起并输出。

如果使用launch，我们可能要在外层建立一个变量来记录协程的输出数据了，但是使用async，就可以轻松的解决这个问题！

async的返回值依然是个Job对象，但它可以带上返回值。

上面的小需求可以用下面的代码实现：

fun main() {

    runBlocking(Dispatchers.IO) {

        val job1 = async {
            for (i in 0..10) {
                println("normal launch $i ${Thread.currentThread().name} #####")
                delay(100)
            }
            10 // 注意这里的返回值
        }

        val job2 = async {
            for (i in 0..10) {
                println("normal launch $i ${Thread.currentThread().name} -----")
                delay(100)
            }
            20 // 注意这里的返回值
        }

        println(job1.await() + job2.await())

        println("all job finished")
    }
}

这里使用了await方法来获取返回值，它会等待协程执行完毕，并将返回值吐出来。

这样上面的代码就是两个协程自己吭哧吭哧弄完之后，各自返回了10和20，外层再将它们加起来。

总结

这篇文章，我大概的讲了一下协程的概念和被发明的初衷，以及在kotlin中，启动协程的基本方法，最后再总结一下，方便快速复习。

进程是一个应用程序的资源管理单元，线程是一个执行单元，但当线程这个执行单元需要切换状态，停止，启动，或者大量启动的时候，就会比较消耗资源。我们需要一个更轻巧，更容易被控制的执行单元，这就是协程啦。

本篇介绍了runBlocking方法，它可以在非协程作用域下创建一个协程作用域，它的名字也很好，阻塞的执行，意味着，它会阻塞它的调用线程，直到它内部都执行完毕。

launch和async都可以在协程作用域下启动协程，launch以Job对象的形式返回协程任务本身，可以通过Job来操作协程，async以Deferred对象的形式返回协程任务，可以获取执行流的返回值。

GlobalScope.launch会创建一个顶层的协程，它只受限于整个应用的生命周期，不建议使用。