Andorid协程三部曲之一：了解协程的背景

最新推荐文章于 2021-12-20 11:52:12 发布

huang_xiao_yu

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分类专栏： Android 协程文章标签：协程 Coroutine

原文链接：https://medium.com/androiddevelopers/coroutines-on-android-part-i-getting-the-background-3e0e54d20bb

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Coroutines on Android (part I): Getting the background

这篇文章关注于协程是怎样工作的以及它们解决了什么问题

1. 协程解决了什么问题

kotlin协程简化了异步代码，kotlin的协程并不是一个新概念，很多语言比如c#，python ，go等在发展初期就已经有协程了。
对于Andorid,协程解决了以下两个问题：

耗时任务，这些任务会阻塞主线程。
线程安全，任何挂起的函数可以在主线程调用。

2. 耗时任务

网络请求，读取数据库，从磁盘加载图片等等，这些都属于耗时任务，这些会让app 停下来并等待获取这些结果。
在Andorid中，每个app都有一个主线程来处理ui（比如绘制view）和用户的交互。如果主线程有太多任务要做，就会降低app的运行速度，如点击无反应等，给用户一个很差的体验。任何耗时的任务都不应该在主线程中做，这样你的app就不会像个僵尸一样，反应不灵敏。
为了将网络请求这样的耗时任务从主线程中脱离出来，一个常用的方式就是callbacks(回调）。使用回调，获取一个网页数据可能就如下所展示：

class ViewModel: ViewModel() {
   fun fetchDocs() {
       get("developer.android.com") { result ->
           show(result)
       }
    }
}

尽管get 方法是在主线程调用，它也会用另外一个线程发起网络请求。网络请求结果回来之后，就会走到主线程的回调中。这是一个很好的方法来处理耗时任务，一些第三方的库如Retrofit 也会帮助你在不阻塞主线程的情况下发起网络请求

在耗时任务上使用协程

协程可以简化耗时任务代码，为了说明协程是怎样使得耗时任务的代码更加简单，让我们使用协程来代替上面使用的回调。

// Dispatchers.Main
suspend fun fetchDocs() {
    // Dispatchers.Main
    val result = get("developer.android.com")
    // Dispatchers.Main
    show(result)
}
// look at this in the next section
suspend fun get(url: String) = withContext(Dispatchers.IO){/*...*/}

以上代码会阻塞主线程吗？又是怎样返回结果而不用等待网络请求和阻塞？实际这证明kotlin协程提供了一种方法来执行上述代码而不会阻塞主线程。

协程也是在普通函数上构建，但增加两个新操作。除了invoke和return，协程增加了suspend 和resume

suspend

暂停当前协程的执行，保存所有本地变量

resume

从协程被暂停的地方开始继续执行

这个功能的实现是通过在函数上增加关键字suspend。你只能在suspend函数中调用suspend函数，或是使用协程构建体比如launch 来开启一个新的协程。

在使用callback的地方，可以通过协程的suspend/resume 替代。

在上述例子中，在开始网络请求的时候，先挂起协程。get 方法会继续脱离主线程发起网络请求，当网络请求完成，不用通过callback 通知主线程更新，它可以简答的恢复协程被挂起的地方。

观察 fetchDocs 函数的执行，就可以看到 suspend 是怎样工作的。只要一个协程被挂起，当前的堆栈帧信息就会被复制一份并保存下来，一旦它恢复，堆栈帧信息就会从保存的地方复制回来，继续往下执行。

接下来看一看协程是怎样保证主线程安全以及它的分发器。

3. 主线程安全

在koltin中，我们在函数上使用了suspend 关键字，那么从主线程上调用这些函数是安全的。不管里面的业务如何，他们应当允许任何线程来调用。

但是在Andorid上，很多耗时任务是不能在主线程中做的，比如网络请求，解析json数据，读/写数据库，或是遍历大的数据集合。这些如果在主线程上做，有可能阻塞主线程，导致僵尸app出现。

使用suspend 关键字并不是告诉Kotlin 使用后台线程来运行这个函数。需要明确指出的是，协程通常会在主线程上运行。

对于一个耗时的方法来说，你可以告诉协程要么使用Default或是IO dispatcher。在kotlin中，所有的协程必须在dispatcher中运行，及时它们在主线程上运行，也是使用了dispatcher。协程可以挂起自己，dispatcher 知道怎样恢复它们。

为了说明协程应在哪里运行，在线程调度的时候，Kotlin 提供了3种Dispatcher。

------Dispatchers.Main ：UI 线程调度
------Dispatchers.IO ：网络耗时任务，读取文件，数据库操作
------Dispatchers.Default ：CPU 密集型任务

继续上面的例子，我们给函数指定dispatcher。协程运行在主线程上，默认使用的是Dispatchers.Main。
在get函数中，我们使用了withContext(Dispatchers.IO),这会使得里面的代码块，运行在IO。因为withContext本身是一个suspend 函数，它只能运行在协程中来保证线程安全。

// Dispatchers.Main
suspend fun fetchDocs() {
    // Dispatchers.Main
    val result = get("developer.android.com")
    // Dispatchers.Main
    show(result)
}
// Dispatchers.Main
suspend fun get(url: String) =
    // Dispatchers.Main
    withContext(Dispatchers.IO) {
        // Dispatchers.IO
        /* perform blocking network IO here */
    }
    // Dispatchers.Main

有了协程，可以更细粒度来控制线程分派，有了withContext, 你可以控制你的代码运行在任何线程上，而无需通过回调来返回结果。你可以在一些细粒度功能的函数上使用，比如网络请求，数据库操作等等。一个好的实际操作就是使用withContext来保证每个函数在任何Dispatcher上，包括Main上，都能安全调用，使用者再也不用思考需要使用什么样的线程来执行这个函数。

在这个例子中，fetchDocs运行在主线程中，但是也可以安全的调用get这个运行在后台的网络请求函数。因为协程支持挂起和恢复，一旦withContext 代码块运行完毕，主线程的协程将会立即恢复。

使用挂起函数，能够在主线程上被安全的调用。

保证任何挂起函数都是主线程安全的确实不错，涉及磁盘操作，网络请求，CPU密集型计算，使用withContext来保证在主线程上调用它们是安全的。这也是Retrofit ,Room 遵循的原则。如果你也是这样做的，你的代码将会更加简单，并且还可以避免将线程问题和程序逻辑搅和在一起。

withContext性能

在提供主线程安全方面，withContext和回调，RxJava一样快。在一些情况下，甚至可以使用withContex来优化使用回调的地方。如果一个函数对数据库进行了10次的调用，你可以告诉Kotlin在使用withContext时对所有10个调用进行一次切换。因此，尽管尽管数据库会重复调用withContext，它也会在同一个dispatcher 上，并寻找出一个快捷路径。另外，在Dispatchers.Default和Dispatchers.IO之间切换也做了优化，避免线程切换的开销。