协程上下文的设计与使用

2023-08-13  本文已影响0人  长点点

协程上下文的设计与使用

协程是一种轻量级的并发编程模式，它可以让我们用同步的方式写出异步的代码，提高代码的可读性和性能。在协程框架中，有一个非常重要的概念，就是协程上下文（CoroutineContext）。协程上下文可以看作是一组协程运行所需的环境变量，比如调度器、异常处理器、协程名等。在本文中，我们将介绍协程上下文的设计与使用，以及它在协程中的作用和用法。

什么是协程上下文

协程上下文是一个实现了CoroutineContext接口的对象，它是一个键值对的集合，其中键是CoroutineContext.Key类型，值是CoroutineContext.Element类型。每个键值对代表了一个协程上下文的元素，比如CoroutineDispatcher、Job、CoroutineName和CoroutineExceptionHandler等。每个元素都有一个唯一的键，用于在协程上下文中查找和替换元素。例如，CoroutineDispatcher的键是ContinuationInterceptor.Key，Job的键是Job.Key等。

协程上下文的主要作用是为协程提供运行时所需的信息和功能。例如：

协程上下文的接口设计

协程上下文的接口设计非常灵活和优雅，它利用了运算符重载来实现不同的功能。

例如：


运算符重载 
// 创建一个指定调度器和名字的协程上下文
val context1 = Dispatchers.IO + CoroutineName("IO")
// 创建一个指定异常处理器和名字的协程上下文
val context2 = CoroutineExceptionHandler { _, e -> println(e) } + CoroutineName("EH")
// 合并两个协程上下文，得到一个新的包含所有元素且名字为EH的协程上下文
val context3 = context1 + context2

// 创建一个指定调度器、名字和异常处理器的协程上下文
val context = Dispatchers.IO + CoroutineName("IO") + CoroutineExceptionHandler { _, e -> println(e) }
// 移除调度器和名字元素，得到一个新的只包含异常处理器元素的协程上下文
val newContext = context - Dispatchers.IO - CoroutineName("IO")

// 创建一个指定调度器、名字和异常处理器的协程上下文
val context = Dispatchers.IO + CoroutineName("IO") + CoroutineExceptionHandler { _, e -> println(e) }
// 获取调度器元素
val dispatcher = context[ContinuationInterceptor.Key]
// 获取名字元素
val name = context[CoroutineName.Key]
// 获取异常处理器元素
val handler = context[CoroutineExceptionHandler.Key]

// 创建一个指定调度器、名字和异常处理器的协程上下文
val context = Dispatchers.IO + CoroutineName("IO") + CoroutineExceptionHandler { _, e -> println(e) }
// 遍历所有的元素，并打印它们的键和值
val result = context.fold("") { acc, element ->
    acc + "${element.key}: ${element}\n"
}
println(result)

如何使用协程上下文

协程上下文可以在不同的场景和方法中使用，主要有以下几种：

协程作用域是一个实现了CoroutineScope接口的对象，它可以用来创建和管理协程。协程作用域有一个coroutineContext属性，表示该作用域内创建的所有协程共享的协程上下文。我们可以通过构造函数或扩展函数来创建自定义的协程作用域，并指定其协程上下文。例如：

// 创建一个指定调度器和名字的协程作用域
val scope1 = CoroutineScope(Dispatchers.IO + CoroutineName("IO"))
// 创建一个指定异常处理器和名字的协程作用域
val scope2 = CoroutineScope(CoroutineExceptionHandler { _, e -> println(e) } + CoroutineName("EH"))
// 在两个不同的协程作用域中启动两个不同的协程
scope1.launch {
    // 这个协程会在IO线程中执行，并且名字为IO
    println(Thread.currentThread().name)
}
scope2.launch {
    // 这个协程会在默认线程中执行，并且名字为EH，如果抛出异常，则会被异常处理器捕获并打印
    println(Thread.currentThread().name)
    throw RuntimeException("Oops!")
}

// 在全局作用域中启动一个指定调度器和名字的协程
GlobalScope.launch(Dispatchers.IO + CoroutineName("IO")) {
    // 这个协程会在IO线程中执行，并且名字为IO
    println(Thread.currentThread().name)
}
// 在主线程中阻塞地启动一个指定异常处理器和名字的协程
runBlocking(CoroutineExceptionHandler { _, e -> println(e) } + CoroutineName("RB")) {
    // 这个协程会在主线程中执行，并且名字为RB，如果抛出异常，则会被异常处理器捕获并打印
    println(Thread.currentThread().name)
    throw RuntimeException("Oops!")
}

// 在全局作用域中启动一个指定名字和异常处理器的协程
GlobalScope.launch(CoroutineName("Main") + CoroutineExceptionHandler { _, e -> println(e) }) {
    // 这个协程会在默认线程中执行，并且名字为Main，如果抛出异常，则会被异常处理器捕获并打印
    println(Thread.currentThread().name)
    // 使用withContext函数切换到IO线程中执行
    withContext(Dispatchers.IO) {
        // 这个协程会在IO线程中执行，但是仍然保留名字为Main和异常处理器
        println(Thread.currentThread().name)
        // 使用suspendCoroutine函数切换到一个自定义的线程中执行
        suspendCoroutine { continuation ->
            // 创建一个自定义的线程
            val thread = Thread {
                // 在自定义的线程中恢复协程的执行，但是仍然保留名字为Main和异常处理器
                println(Thread.currentThread().name)
                continuation.resume(Unit)
            }
            thread.start()
        }
    }
}

// 在全局作用域中启动一个指定名字的协程
GlobalScope.launch(CoroutineName("Main")) {
    // 获取当前协程的协程上下文
    val context = coroutineContext
    // 获取当前协程的名字元素
    val name = context[CoroutineName.Key]
    // 打印当前协程的名字
    println(name)
    // 修改当前协程的名字元素
    coroutineContext[CoroutineName.Key] = CoroutineName("New")
    // 打印修改后的协程的名字
    println(coroutineContext[CoroutineName.Key])
}

协程上下文的内置类型

协程上下文的内置类型

协程上下文中有一些常见的元素类型，它们都是CoroutineContext.Element的子类，实现了不同的功能。我们可以通过构造函数或工厂函数来创建这些元素，并添加到协程上下文中。以下是一些常见的元素类型：

// 创建一个指定调度器为IO线程池的协程上下文
val context1 = Dispatchers.IO
// 创建一个指定调度器为主线程的协程上下文
val context2 = Dispatchers.Main
// 创建一个指定调度器为自定义线程池的协程上下文
val executor = Executors.newFixedThreadPool(4)
val context3 = executor.asCoroutineDispatcher()
// 创建一个指定调度器为单线程的协程上下文
val context4 = newSingleThreadContext("MyThread")

Job是一个接口，它表示了一个协程的生命周期状态和取消机制。Job有一些内置的实现，比如SupervisorJob、Deferred等，分别表示了一个监督任务和一个有返回值的任务。我们也可以通过Job函数创建一个普通的Job对象。Job有以下几个特点：

// 创建一个指定任务为普通任务的协程上下文
val context1 = Job()
// 创建一个指定任务为监督任务的协程上下文
val context2 = SupervisorJob()
// 在全局作用域中启动一个指定任务为有返回值的协程
val deferred = GlobalScope.async {
    // 这个协程会返回一个结果
    42
}
// 获取协程的任务元素
val job = deferred
// 等待协程完成，并获取结果
val result = deferred.await()

// 创建一个指定名字为Main的协程上下文
val context = CoroutineName("Main")
// 在全局作用域中启动一个指定名字的协程
GlobalScope.launch(CoroutineName("IO")) {
    // 这个协程的名字为IO
    println(coroutineContext[CoroutineName.Key])
}

// 创建一个指定异常处理器为打印异常的协程上下文
val context = CoroutineExceptionHandler { _, e ->
    println(e)
}
// 在全局作用域中启动一个指定异常处理器的协程
GlobalScope.launch(context) {
    // 这个协程如果抛出异常，则会被异常处理器捕获并打印
    throw RuntimeException("Oops!")
}
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