Kotlin高级协程

一.前言

在文章正式上干货之前，先说一点背景吧；我是 Kotlin 协程官方文档的译者，大家在 Kotlin 中文官网上看到的绝大多数协程的中文官方文档都是我翻译的。

官方文档可以说是比较全面的介绍了协程的使用，但是就我的感觉来说，这些文档分布的比较散乱，甚至还有三篇分布在协程的官方 Github 的 project 中，很多协程的初学者对这些文档的阅读顺序也尝尝感到摸不到头脑。这里我将一共 15 篇文档的学习顺序做一个整理，如果你还不了解如何使用协程，可以参考我如下的列举：

首先，如果您不了解什么是协程，以及不清楚如何将协程引入您的项目，你可以按顺序阅读这两篇教程：
《异步程序设计》
《JVM 平台的 Kotlin 协程简介》

接下来两篇官方文档类似于导读或目录，简述了一下协程的理念，以及给出了一些干货的链接，这两篇导读本身倒是没啥干货：
《用于异步编程等场景的协程》
《协程指南》
然后就是大量的正餐了，如下八篇官方文档介绍了协程使用的方方面面，一定要读懂：

《基础》
《取消与超时》
《通道》
《组合挂起函数》
《协程上下文与调度器》
《异常处理》
《Select 表达式》
《共享的可变状态与并发》
上面八篇文档读完，再配以大量的实践，你应该已经掌握了协程的基本用法，并开始思考使用它的场景，你可能想知道如何使用协程编写 UI 应用程序，亦或是你可能对协程和响应式流（例如 RxJava）之间的异同和关系有疑问，那么可以参考下面两篇被刊登在官方 Github 上的指南：

《使用协程进行 UI 编程指南》
《响应式流与协程指南》
现在你应该已经掌握协程在绝大多数场景下的用法，于是你可能好奇于它的实现原理，那么可以阅读这篇官方 Keep：

《协程设计文档（KEEP）》
目前这就是协程全部的官方资料，两篇指南和一篇 Keep，都是刊登在 Github 上的；目前 Kotlin 中文站的站长是灰蓝天际老哥，所以上面给出的指向 Github 的地址是指向他 Fork 的版本，以上所有文档的英文原版，都可以在 Kotlin 的英文官网，以及官方的 Github 上找到。

Kotlin 目前是一门多平台语言，虽然协程的设计思想是统一的，但它们在底层的实现原理上会有所不同，例如，在 JVM 和 Android 上，协程的实现要基于线程池的 API，但是在 JS 平台上，由于 JS 本身不支持多线程，所以协程这时必定就不会产生并发。作为一名 Android 工程师，本位将致力于阐述协程在 Android 平台和 JVM 平台的原理，而 JS 平台以及众多的 Native 平台则暂不讨论。

本文将会先介绍一些协程的设计思想，然后详细讲解一下协程的编译相关以及标准库等内容，然后根据源码深入到协程调度器的底层实现细节（调度器这一部分我认为是最值得去看的）。

二.先从线程说起

协程和线程的关系密不可分，为了能准确的阐述协程的行为，这里有必要先简单描述一下线程是如何执行的。

线程是操作系统的内核资源，是 CPU 调度的最小单位，所有应用程序的代码都运行于线程之上。

无论是回调，还是 RxJava，又或者是 Future 与 Promise，线程都是我们曾经实现并发与异步的最根本的支撑。在 Java 的 API 中，Thread 类是实现线程最基本的类，每创建一个 Thread 对象，就代表着在操作系统内核启动了一个线程，如果我们阅读 Thread 类的源码，可以发现，它的内部实现是大量的 JNI 调用，因为线程的实现必须由操作系统直接提供支持，如果是在 Android 平台上，我们会发现 Thread 的创建过程中，都会调用 Linux API 中的 pthread_create 函数，这直接说明了 Java 层中的 Thread 和 Linux 系统级别的中的线程是一一对应的。

线程的调用存在以下几个问题；首先，线程阻塞与运行两种状态之间的切换有相当大的开销，在传统的线程调用中，线程状态切换的开销一直是程序中一个较大的优化点，例如 Java 在编译时会对锁进行各种优化，例如自旋锁，锁粗化，锁消除等。其次，线程并非是一种轻量级资源，大量创建线程是对系统资源的一种消耗，而传统的阻塞调用会导致系统中存在大量因阻塞而不运行的线程，这对系统资源是一种极大的浪费。

协程与线程不同；首先，协程本质上可以认为是运行在线程上的代码块，协程提供的 挂起 操作会使协程暂停执行，而不会导致线程阻塞。其次，协程是一种轻量级资源，即使创建了上千个协程，对于系统来说也不是一种很大的负担，就如同在 Java 创建上千个 Runable 对象也不会造成过大负担一样。通过这样设计，开发者可以极大的提高线程的使用率，用尽量少的线程执行尽量多的任务，其次调用者无需在编程时思考过多的资源浪费问题，可以在每当有异步或并发需求的时候就不假思索的开启协程。

三.协程的设计思想

在 Kotlin 中，为了保证安装程序包不会太大（这在 Android 这种嵌入式平台上非常有意义），通常将一些非必须的功能隔离到扩展包中，使用者仅仅在需要时才将它们引入，例如 kotlinx.io（IO）、kotlinx.serialization（序列化）、kotlinx.html（DSL 构建 HTML）、kotlinx.coroutines（协程）等等；这些库我们称之为扩展库，如果我们要使用协程，必须将扩展库引入项目工程，用户直接使用的绝大多数 API 例如：launch、async 等等都由扩展库提供；但是协程从不仅仅是一个库这么简单，它属于 Kotlin 1.3 新增的一种语言特性，所以它的标准库中提供了协程实现的基本原语，扩展库实际上是对这些更底层 API 的封装；除此之外，我们定义挂起函数的“suspend”修饰符属于语言层面的东西，因此需要编译器的直接支持；虽然只有一个“suspend”修饰符，但编译器承担了实现协程的绝大部分任务，可以说是协程的核心，因此在协程的设计思想中，编译器占据了主要的地位，而本节的内容大多数也正是围绕编译器展开。

四.协程特点：优雅的实现移步任务

五.协程基本使用

https://blog.51cto.com/u_12127193/5753600
依赖：

implementation 'org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-core:1.6.0'

最简单的实现协程：

GlobalScope.launch {Log.d(TAG, Thread.currentThread().name)
}

运行结果如下：

上面的代码协程运行在子线程中，也可以传参在主线程中也可以取消任务

val job = GlobalScope.launch(Dispatchers.Main) {Log.d(TAG, Thread.currentThread().name)
}
job.cancel()

六.协程和线程相比有什么特点，如何优雅的实现异步任务

模拟网络请求数据，拿到数据后展示数据，下面2个方法分别模拟网络请求数据和展示数据

/*** 从服务器取信息*/
private fun getMessageFromNetwork(): String {for (i in 0..1000000) {//这里模拟一个耗时操作}var name = "Huanglinqing"return name
}/*** 显示信息* @message :信息*/
private fun showMessage(message: String) {tvName.text = message
}