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协程(2)-协程的挂起

协程(2)-协程的挂起

作者: 沐风雨木 | 来源:发表于2020-06-21 16:02 被阅读0次

    在上一期里,我介绍了 Kotlin 的协程到底是什么——它就是个线程框架。没什么说不清的,就这么简单,它就是个线程框架,只不过这个线程框架比较方便——另外呢,上期也讲了一下协程的基本用法,但到最后也留下了一个大问号:协程最核心的那个「非阻塞式」的「挂起」到底是怎么回事?今天,我们的核心内容就是来说一说这个「挂起」。

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    上期回顾

    在协程上一期中我们知道了下面知识点:

    • 协程究竟是什么
    • 协程到底好在哪里
    • 协程具体怎么用

    大部分情况下,我们都是用 launch 函数来创建协程,其实还有其他两个函数也可以用来创建协程:

    • runBlocking
    • async

    runBlocking 通常适用于单元测试的场景,而业务开发中不会用到这个函数,因为它是线程阻塞的。

    接下来我们主要来对比 launchasync 这两个函数。

    • 相同点:它们都可以用来启动一个协程,返回的都是 Coroutine,我们这里不需要纠结具体是返回哪个类。

    • 不同点:async 返回的 Coroutine 多实现了 Deferred 接口。

    关于 Deferred 更深入的知识就不在这里过多阐述,它的意思就是延迟,也就是结果稍后才能拿到。

    我们调用 Deferred.await() 就可以得到结果了。

    接下来我们继续看看 async 是如何使用的,先回忆一下上期中获取头像的场景:

    🏝️
    coroutineScope.launch(Dispatchers.Main) {
        //                      👇  async 函数启动新的协程
        val avatar: Deferred = async { api.getAvatar(user) }    // 获取用户头像
        val logo: Deferred = async { api.getCompanyLogo(user) } // 获取用户所在公司的 logo
        //            👇          👇 获取返回值
        show(avatar.await(), logo.await())                     // 更新 UI
    }
    
    

    可以看到 avatar 和 logo 的类型可以声明为 Deferred ,通过 await 获取结果并且更新到 UI 上显示。

    await 函数签名如下:

    🏝️
    public suspend fun await(): T
    
    

    前面有个关键字是之前没有见过的 —— suspend,这个关键字就对应了上期最后我们留下的一个问号:协程最核心的那个「非阻塞式」的「挂起」到底是怎么回事?

    所以接下来,我们的核心内容就是来好好说一说这个「挂起」。

    「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。

    还记得协程是什么吗?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。

    launchasync 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。

    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。

    注意,不是这个协程停下来了!是脱离,当前线程不再管这个协程要去做什么了。

    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来。

    怎么就「挂起」了?

    我们了解到了什么是「挂起」后,再接着看看这个「挂起」是怎么做到的。

    先随便写一个自定义的 suspend 函数:

    🏝️
    suspend fun suspendingPrint() {
      println("Thread: ${Thread.currentThread().name}")
    }
    
    I/System.out: Thread: main
    
    

    输出的结果还是在主线程。

    为什么没切换线程?因为它不知道往哪切,需要我们告诉它。

    对比之前例子中 suspendingGetImage 函数代码:

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

    我们可以发现不同之处其实在于 withContext 函数。

    其实通过 withContext 源码可以知道,它本身就是一个挂起函数,它接收一个 Dispatcher 参数,依赖这个 Dispatcher 参数的指示,你的协程被挂起,然后切到别的线程。

    所以这个 suspend,其实并不是起到把任何把协程挂起,或者说切换线程的作用。

    真正挂起协程这件事,是 Kotlin 的协程框架帮我们做的。

    所以我们想要自己写一个挂起函数,仅仅只加上 suspend 关键字是不行的,还需要函数内部直接或间接地调用到 Kotlin 协程框架自带的 suspend 函数才行。

    suspend 的意义?

    这个 suspend 关键字,既然它并不是真正实现挂起,那它的作用是什么?

    它其实是一个提醒。

    函数的创建者对函数的使用者的提醒:我是一个耗时函数,我被我的创建者用挂起的方式放在后台运行,所以请在协程里调用我。

    为什么 suspend 关键字并没有实际去操作挂起,但 Kotlin 却把它提供出来?

    因为它本来就不是用来操作挂起的。

    挂起的操作 —— 也就是切线程,依赖的是挂起函数里面的实际代码,而不是这个关键字。

    所以这个关键字,只是一个提醒

    还记得刚才我们尝试自定义挂起函数的方法吗?

    🏝️
    // 👇 redundant suspend modifier
    suspend fun suspendingPrint() {
      println("Thread: ${Thread.currentThread().name}")
    }
    
    

    如果你创建一个 suspend 函数但它内部不包含真正的挂起逻辑,编译器会给你一个提醒:redundant suspend modifier,告诉你这个 suspend 是多余的。

    因为你这个函数实质上并没有发生挂起,那你这个 suspend 关键字只有一个效果:就是限制这个函数只能在协程里被调用,如果在非协程的代码中调用,就会编译不通过。

    所以,创建一个 suspend 函数,为了让它包含真正挂起的逻辑,要在它内部直接或间接调用 Kotlin 自带的 suspend 函数,你的这个 suspend 才是有意义的。

    怎么自定义 suspend 函数?

    在了解了 suspend 关键字的来龙去脉之后,我们就可以进入下一个话题了:怎么自定义 suspend 函数。

    这个「怎么自定义」其实分为两个问题:

    • 什么时候需要自定义 suspend 函数?
    • 具体该怎么写呢?

    什么时候需要自定义 suspend 函数

    如果你的某个函数比较耗时,也就是要等的操作,那就把它写成 suspend 函数。这就是原则。

    耗时操作一般分为两类:I/O 操作和 CPU 计算工作。比如文件的读写、网络交互、图片的模糊处理,都是耗时的,通通可以把它们写进 suspend 函数里。

    另外这个「耗时」还有一种特殊情况,就是这件事本身做起来并不慢,但它需要等待,比如 5 秒钟之后再做这个操作。这种也是 suspend 函数的应用场景。

    具体该怎么写

    给函数加上 suspend 关键字,然后在 withContext 把函数的内容包住就可以了。

    提到用 withContext是因为它在挂起函数里功能最简单直接:把线程自动切走和切回。

    当然并不是只有 withContext 这一个函数来辅助我们实现自定义的 suspend 函数,比如还有一个挂起函数叫 delay,它的作用是等待一段时间后再继续往下执行代码。

    使用它就可以实现刚才提到的等待类型的耗时操作:

    🏝️
    suspend fun suspendUntilDone() {
      while (!done) {
        delay(5)
      }
    }
    
    

    这些东西,在我们初步使用协程的时候不用立马接触,可以先把协程最基本的方法和概念理清楚。

    总结

    我们今天整个文章其实就在理清一个概念:什么是挂起?挂起,就是一个稍后会被自动切回来的线程调度操作。

    好,关于协程中的「挂起」我们就解释到这里。

    可能你心中还会存在一些疑惑:

    • 协程中挂起的「非阻塞式」到底是怎么回事?
    • 协程和 RxJava 在切换线程方面功能是一样的,都能让你写出避免嵌套回调的复杂并发代码,那协程还有哪些优势,或者让开发者使用协程的理由?

    这些疑惑的答案,我们都会在下一篇中全部揭晓。

    最后

    转自:Kotlin 协程的挂起好神奇好难懂?今天我把它的皮给扒了

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