kotlin之协程(二),Kotlin协程是什么、挂起是什么、挂

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kotlin之协程(一),线程,进程,协程,协程可以替换线程吗?
kotlin之协程(二),Kotlin协程是什么、挂起是什么、挂起的非阻塞式
kotlin之协程(三),开始创建协程,launch,withContext
kotlin之协程(四),协程的核心关键字suspend
kotlin之协程(五),launch 函数以及协程的取消与超时
kotlin之协程(六),协程中的 async和launch的区别以及runBlocking
kotlin之协程(七),协程中relay、yield 区别

前言

这里推荐一下"扔物线"的的网站,看了他讲解让我对kotlin的协程有了更深刻的了解,而我接下来的文章来自"扔物线"的讲述协程

传送地址: 扔物线-协程

扔物线
码上开学创始人、项目管理人、内容模块规划者和视频内容作者。
Android GDE（ Google 认证 Android 开发专家），前 Flipboard Android 工程师。
GitHub 全球 Java 排名第 92 位，在 GitHub 上有 6.6k followers 和 9.9k stars。
个人的 Android 开源库 MaterialEditText 被全球多个项目引用，其中包括在全球拥有 5 亿用户的新闻阅读软件 Flipboard 。
曾多次在 Google Developer Group Beijing 线下分享会中担任 Android 部分的讲师。

关于kotlin中的协程概念

首先上篇文章中说到的协程并不是 Kotlin 提出来的新概念,很多语言都有这个特性
而网上对协程的概念有很多描述,上片文章里面就收集了很多对于协程的描述,但是协程本身没有一个明确的定义

抛开其他语言,对于kotlin而言

协程就是 Kotlin 提供的一套线程封装的 API(线程框架)，但并不是说协程就是为线程而生的。kotlin中的协程类似于 Java 自带的 Executor 系列 API 或者 Android 的 Handler 系列 API。

不过，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。

从 Android 开发者的角度去理解协程和线程的关系：

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。

kotlin中使用协程进行耗时操作的本质是什么

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。

kotlin中协程的特点

而对于kotlin中协程最重要的一点特点是,是可以用同步的方式写出异步的代码

下面是kotlin中协程一种写法:

coroutineScope.launch(Dispatchers.Main) {   // 在主线程开启协程
    val user = api.getUser() // IO 线程执行网络请求
    nameTv.text = user.name  // 主线程更新 UI
}

而通过 Java 实现以上逻辑，我们通常需要这样写：

api.getUser(new Callback<User>() {
    @Override
    public void success(User user) {
        runOnUiThread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                nameTv.setText(user.name);
            }
        })
    }
    
    @Override
    public void failure(Exception e) {
        ...
    }
});

Java的这种写法回调打乱了代码的顺序性,使得阅读非常的难受

对于回调式的写法，如果并发场景再复杂一些，代码的嵌套可能会更多，这样的话维护起来就非常麻烦。但如果你使用了 Kotlin 协程，多层网络请求只需要这么写：

coroutineScope.launch(Dispatchers.Main) {       // 开始协程：主线程
    val token = api.getToken()                  // 网络请求：IO 线程
    val user = api.getUser(token)               // 网络请求：IO 线程
    nameTv.text = user.name                     // 更新 UI：主线程
}

可以看到，即便是比较复杂的并行网络请求，也能够通过协程写出结构清晰的代码

协程中挂起的本质

协程中「挂起」的对象到底是什么？挂起线程，还是挂起函数？都不对，我们挂起的对象是协程

启动一个协程可以使用 launch 或者 async 函数，协程其实就是这两个函数中闭包的代码块。

launch ，async 或者其他函数创建的协程，在执行到某一个 suspend 函数的时候，这个协程会被「suspend」，也就是被挂起。

注意:关于launch async suspend 这些概念我们后续会讲大家先知道这是协程的一个内容

那此时又是从哪里挂起？从当前线程挂起。换句话说，就是这个协程从正在执行它的线程上脱离。

suspend 是有暂停的意思，但我们在协程中应该理解为：当线程执行到协程的 suspend 函数的时候，暂时不继续执行协程代码了。

我们先让时间静止，然后兵分两路，分别看看这两个互相脱离的线程和协程接下来将会发生什么事情：

线程：

前面我们提到，挂起会让协程从正在执行它的线程上脱离，具体到代码其实是：

协程的代码块中，线程执行到了 suspend 函数这里的时候，就暂时不再执行剩余的协程代码，跳出协程的代码块。

那线程接下来会做什么呢？

如果它是一个后台线程：

要么无事可做，被系统回收
要么继续执行别的后台任务
跟 Java 线程池里的线程在工作结束之后是完全一样的：回收或者再利用。

如果这个线程它是 Android 的主线程，那它接下来就会继续回去工作：也就是一秒钟 60 次的界面刷新任务。

一个常见的场景是，获取一个图片，然后显示出来：

// 主线程中
GlobalScope.launch(Dispatchers.Main) {
  val image = suspendingGetImage(imageId)  // 获取图片
  avatarIv.setImageBitmap(image)           // 显示出来
}

suspend fun suspendingGetImage(id: String) = withContext(Dispatchers.IO) {
  ...
}

这段执行在主线程的协程，它实质上会往你的主线程 post 一个 Runnable，这个 Runnable 就是你的协程代码：

handler.post {
  val image = suspendingGetImage(imageId)
  avatarIv.setImageBitmap(image)
}

当这个协程被挂起的时候，就是主线程 post 的这个 Runnable 提前结束，然后继续执行它界面刷新的任务。

关于线程，我们就看完了。
这个时候你可能会有一个疑问，那 launch 包裹的剩下代码怎么办？

所以接下来，我们来看看协程这一边。

协程：

线程的代码在到达 suspend 函数的时候被掐断，接下来协程会从这个 suspend 函数开始继续往下执行，不过是在指定的线程。

谁指定的？是 suspend 函数指定的，比如我们这个例子中，函数内部的 withContext 传入的 Dispatchers.IO 所指定的 IO 线程。

Dispatchers 调度器，它可以将协程限制在一个特定的线程执行，或者将它分派到一个线程池，或者让它不受限制地运行，关于 Dispatchers 这里先不展开了。

那我们平日里常用到的调度器有哪些？

常用的 Dispatchers ，有以下三种：

• Dispatchers.Main：Android 中的主线程
• Dispatchers.IO：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.Default：适合 CPU 密集型的任务，比如计算

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。

我们从线程和协程的两个角度都分析完成后，终于可以对协程的「挂起」suspend 做一个解释：

协程在执行到有 suspend 标记的函数的时候，会被 suspend 也就是被挂起，而所谓的被挂起，就是切个线程；

不过区别在于，挂起函数在执行完成之后，协程会重新切回它原先的线程。

再简单来讲，在 Kotlin 中所谓的挂起，就是一个稍后会被自动切回来的线程调度操作。

这个「切回来」的动作，在 Kotlin 里叫做 resume，恢复。

通过刚才的分析我们知道：挂起之后是需要恢复。

而恢复这个功能是协程的，如果你不在协程里面调用，恢复这个功能没法实现，所以也就回答了这个问题：为什么挂起函数必须在协程或者另一个挂起函数里被调用。

再细想下这个逻辑：一个挂起函数要么在协程里被调用，要么在另一个挂起函数里被调用，那么它其实直接或者间接地，总是会在一个协程里被调用的。

所以，要求 suspend 函数只能在协程里或者另一个 suspend 函数里被调用，还是为了要让协程能够在 suspend 函数切换线程之后再切回

通过刚才的分析我们知道：挂起之后是需要恢复。

而恢复这个功能是协程的，如果你不在协程里面调用，恢复这个功能没法实现，所以也就回答了这个问题：为什么挂起函数必须在协程或者另一个挂起函数里被调用。

再细想下这个逻辑：一个挂起函数要么在协程里被调用，要么在另一个挂起函数里被调用，那么它其实直接或者间接地，总是会在一个协程里被调用的。

所以，要求 suspend 函数只能在协程里或者另一个 suspend 函数里被调用，还是为了要让协程能够在 suspend 函数切换线程之后再切回来。

什么是「非阻塞式挂起」

非阻塞式是相对阻塞式而言的。

编程语言中的很多概念其实都来源于生活，就像脱口秀的段子一样。

线程阻塞很好理解，现实中的例子就是交通堵塞，它的核心有 3 点：

• 前面有障碍物，你过不去（线程卡了）
• 需要等障碍物清除后才能过去（耗时任务结束）
• 除非你绕道而行（切到别的线程）

从语义上理解「非阻塞式挂起」，讲的是「非阻塞式」这个是挂起的一个特点，也就是说，协程的挂起，就是非阻塞式的，协程是不讲「阻塞式的挂起」的概念的。

我们讲「非阻塞式挂起」，其实它有几个前提：并没有限定在一个线程里说这件事，因为挂起这件事，本来就是涉及到多线程。

就像视频里讲的，阻塞不阻塞，都是针对单线程讲的，一旦切了线程，肯定是非阻塞的，你都跑到别的线程了，之前的线程就自由了，可以继续做别的事情了。

所以「非阻塞式挂起」，其实就是在讲协程在挂起的同时切线程这件事情。

为什么要讲非阻塞式挂起

「非阻塞式挂起」和第二篇的「挂起要切线程」是同一件事情，那还有讲的必要吗？

是有的。因为它在写法上和单线程的阻塞式是一样的。

协程只是在写法上「看起来阻塞」，其实是「非阻塞」的，因为在协程里面它做了很多工作，其中有一个就是帮我们切线程。

之前说的挂起，重点是说切线程先切过去，然后再切回来。

而这里的非阻塞式，重点是说线程虽然会切，但写法上和普通的单线程差不多。

让我们来看看下面的例子：

main {
    GlobalScope.launch(Dispatchers.Main) {
        // 耗时操作
        val user = suspendingRequestUser()
        updateView(user)
    }
    
    private suspend fun suspendingRequestUser() : User = withContext(Dispatchers.IO) {
        api.requestUser()
    }
}

从上面的例子可以看到，耗时操作和更新 UI 的逻辑像写单线程一样放在了一起，只是在外面包了一层协程。

而正是这个协程解决了原来我们单线程写法会卡线程这件事。

阻塞的本质

首先，所有的代码本质上都是阻塞式的，而只有比较耗时的代码才会导致人类可感知的等待，比如在主线程上做一个耗时 50 ms 的操作会导致界面卡掉几帧，这种是我们人眼能观察出来的，而这就是我们通常意义所说的「阻塞」。

举个例子，当你开发的 app 在性能好的手机上很流畅，在性能差的老手机上会卡顿，就是在说同一行代码执行的时间不一样。

视频中讲了一个网络 IO 的例子，IO 阻塞更多是反映在「等」这件事情上，它的性能瓶颈是和网络的数据交换，你切多少个线程都没用，该花的时间一点都少不了。

而这跟协程半毛钱关系没有，切线程解决不了的事情，协程也解决不了

总结

关于这边文章的标题协程是什么、挂起是什么、挂起的非阻塞式可以做下面的总结

• 协程是什么

协程就是切线程；

• 挂起是什么

挂起就是可以自动切回来的切线程；

• 挂起的非阻塞式

挂起的非阻塞式指的是它能用看起来阻塞的代码写出非阻塞的操作。

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