今天我們來聊聊Kotlin的協(xié)程Coroutine。

如果你還沒有接觸過協(xié)程，推薦你先閱讀這篇入門級文章What? 你還不知道Kotlin Coroutine?

如果你已經(jīng)接觸過協(xié)程，但對協(xié)程的原理存在疑惑，那么在閱讀本篇文章之前推薦你先閱讀下面的文章，這樣能讓你更全面更順暢的理解這篇文章。

Kotlin協(xié)程實現(xiàn)原理:Suspend&CoroutineContext

Kotlin協(xié)程實現(xiàn)原理:CoroutineScope&Job

Kotlin協(xié)程實現(xiàn)原理:ContinuationInterceptor&CoroutineDispatcher

如果你已經(jīng)接觸過協(xié)程，相信你都有過以下幾個疑問：

協(xié)程到底是個什么東西？

協(xié)程的suspend有什么作用，工作原理是怎樣的？

協(xié)程中的一些關鍵名稱(例如：Job、Coroutine、Dispatcher、CoroutineContext與CoroutineScope)它們之間到底是怎么樣的關系？

協(xié)程的所謂非阻塞式掛起與恢復又是什么？

協(xié)程的內部實現(xiàn)原理是怎么樣的？

...

接下來的一些文章試著來分析一下這些疑問，也歡迎大家一起加入來討論。

掛起

協(xié)程是使用非阻塞式掛起的方式來保證協(xié)程運行的。那么什么是非阻塞式掛起呢？下面我們來聊聊掛起到底是一個怎樣的操作。

在之前的文章中提及到suspend關鍵字，它的一個作用是代碼調用的時候會為方法添加一個Continuation類型的參數(shù)，保證協(xié)程中Continuaton的上下傳遞。

而它另一個關鍵作用是起到掛起協(xié)程的標識。

協(xié)程運行的時候每遇到被suspend修飾的方法時，都有可能會掛起當前的協(xié)程。

注意是有可能。

你可以隨便寫一個方法，該方法也可以被suspend修飾，但這種方法在協(xié)程中調用是不會被掛起的。例如

private suspend fun a() {println("aa") }lifecycleScope.launch {a() }

因為這種方法是不會返回COROUTINE_SUSPENDED類型的。

協(xié)程被掛起的標志是對應的狀態(tài)下返回COROUTINE_SUSPENDED標識。

更深入一點的話就涉及到狀態(tài)機。協(xié)程內部是使用狀態(tài)機來管理協(xié)程的各個掛起點。

文字有點抽象，具體我們還是來看代碼。我們就拿上面的a方法例子來說明。

首先在Android Studio打開這段代碼的Kotlin Bytecode?？梢栽赥ools -> Kotlin -> Show Kotlin Bytecode中打開。

然后點擊其中的Decompile選項，生成對應的反編譯java代碼。最終代碼如下：

BuildersKt.launch$default((CoroutineScope)LifecycleOwnerKt.getLifecycleScope(this), (CoroutineContext)null, (CoroutineStart)null, (Function2)(new Function2((Continuation)null) {private CoroutineScope p$;Object L$0;int label;@Nullablepublic final Object invokeSuspend(@NotNull Object $result) {// 掛起標識Object var3 = IntrinsicsKt.getCOROUTINE_SUSPENDED();CoroutineScope $this$launch;switch(this.label) {case 0:ResultKt.throwOnFailure($result);$this$launch = this.p$;MainActivity var10000 = MainActivity.this;// 保存現(xiàn)場this.L$0 = $this$launch;// 設置掛起后恢復時，進入的狀態(tài)this.label = 1;// 判斷是否掛起if (var10000.a(this) == var3) {// 掛起，跳出該方法return var3;}// 不需要掛起，協(xié)程繼續(xù)執(zhí)行其他邏輯break;case 1:// 恢復現(xiàn)場$this$launch = (CoroutineScope)this.L$0;// 是否需要拋出異常ResultKt.throwOnFailure($result);break;default:throw new IllegalStateException("call to 'resume' before 'invoke' with coroutine");}return Unit.INSTANCE;}@NotNullpublic final Continuation create(@Nullable Object value, @NotNull Continuation completion) {Intrinsics.checkParameterIsNotNull(completion, "completion");Function2 var3 = new <anonymous constructor>(completion);var3.p$ = (CoroutineScope)value;return var3;}public final Object invoke(Object var1, Object var2) {return ((<undefinedtype>)this.create(var1, (Continuation)var2)).invokeSuspend(Unit.INSTANCE);} }), 3, (Object)null);

上面的代碼就是協(xié)程的狀態(tài)機，通過label來代表不同的狀態(tài)，從而對應執(zhí)行不同case中的邏輯代碼。

在之前的文章中已經(jīng)介紹過，協(xié)程啟動的時候會手動調用一次resumeWith方法，而它對應的內部邏輯就是執(zhí)行上面的invokeSuspend方法。

所以首次運行協(xié)程時label值為0，進入case 0:語句。此時會記錄現(xiàn)場為可能被掛起的狀態(tài)做準備，并設置下一個可能被執(zhí)行的狀態(tài)。

如果a方法的返回值為var3，這個var3對應的就是COROUTINE_SUSPENDED。所以只有當a方法返回COROUTINE_SUSPENDED時才會執(zhí)行if內部語句，跳出方法，此時協(xié)程就被掛起。當前線程也就可以執(zhí)行其它的邏輯，并不會被協(xié)程的掛起所阻塞。

所以協(xié)程的掛起在代碼層面來說就是跳出協(xié)程執(zhí)行的方法體，或者說跳出協(xié)程當前狀態(tài)機下的對應狀態(tài)，然后等待下一個狀態(tài)來臨時在進行執(zhí)行。

那為什么說我們寫的這個a方法不會被掛起呢？

@Nullable final Object a(@NotNull Continuation $completion) {return Unit.INSTANCE; }

原來是它的返回值并不是COROUTINE_SUSPENDED。

既然它不會被掛起，那么什么情況下的方法才會被掛起呢？

很簡單，如果我們在a方法中加入delay方法，它就會被掛起。

@Nullable final Object a(@NotNull Continuation $completion) {Object var10000 = DelayKt.delay(1000L, $completion);return var10000 == IntrinsicsKt.getCOROUTINE_SUSPENDED() ? var10000 : Unit.INSTANCE; }

真正觸發(fā)掛起的是delay方法，因為delay方法會創(chuàng)建自己Continuation，同時內部調用getResult方法。

internal fun getResult(): Any? {installParentCancellationHandler()if (trySuspend()) return COROUTINE_SUSPENDED// otherwise, onCompletionInternal was already invoked & invoked tryResume, and the result is in the stateval state = this.stateif (state is CompletedExceptionally) throw recoverStackTrace(state.cause, this)return getSuccessfulResult(state)}

在getResult方法中會通過trySuspend來判斷掛起當前協(xié)程。由掛起自身的協(xié)程，從而觸發(fā)掛起父類的協(xié)程。

如果只是為了測試，可以讓a方法直接返回COROUTINE_SUSPENDED

private suspend fun a(): Any {return kotlin.coroutines.intrinsics.COROUTINE_SUSPENDED}

當然線上千萬不能這樣寫，因為一旦這樣寫協(xié)程將一直被掛起，因為你沒有將其恢復的能力。

恢復

現(xiàn)在我們再來聊一聊協(xié)程的恢復。

協(xié)程的恢復本質是通過Continuation的resumeWith方法來觸發(fā)的。

下面我們來看一個可以掛起的例子，通過它來分析協(xié)程掛起與恢復的整個流程。

println("main start") lifecycleScope.launch {println("async start")val b = async {delay(2000)"async"}b.await()println("async end") } Handler().postDelayed({println("main end") }, 1000)

Kotlin代碼很簡單，當前協(xié)程運行與主線程中，內部執(zhí)行一個async方法，通過await方法觸發(fā)協(xié)程的掛起。

再來看它的對應反編譯java代碼

// 1 String var2 = "main start"; System.out.println(var2); BuildersKt.launch$default((CoroutineScope)LifecycleOwnerKt.getLifecycleScope(this), (CoroutineContext)null, (CoroutineStart)null, (Function2)(new Function2((Continuation)null) {private CoroutineScope p$;Object L$0;Object L$1;int label;@Nullablepublic final Object invokeSuspend(@NotNull Object $result) {Object var5 = IntrinsicsKt.getCOROUTINE_SUSPENDED();CoroutineScope $this$launch;Deferred b;switch(this.label) {case 0:// 2ResultKt.throwOnFailure($result);$this$launch = this.p$;String var6 = "async start";System.out.println(var6);b = BuildersKt.async$default($this$launch, (CoroutineContext)null, (CoroutineStart)null, (Function2)(new Function2((Continuation)null) {private CoroutineScope p$;Object L$0;int label;@Nullablepublic final Object invokeSuspend(@NotNull Object $result) {Object var3 = IntrinsicsKt.getCOROUTINE_SUSPENDED();CoroutineScope $this$async;switch(this.label) {case 0:// 3ResultKt.throwOnFailure($result);$this$async = this.p$;this.L$0 = $this$async;this.label = 1;if (DelayKt.delay(2000L, this) == var3) {return var3;}break;case 1:// 5、6$this$async = (CoroutineScope)this.L$0;ResultKt.throwOnFailure($result);break;default:throw new IllegalStateException("call to 'resume' before 'invoke' with coroutine");}return "async";}@NotNullpublic final Continuation create(@Nullable Object value, @NotNull Continuation completion) {Intrinsics.checkParameterIsNotNull(completion, "completion");Function2 var3 = new <anonymous constructor>(completion);var3.p$ = (CoroutineScope)value;return var3;}public final Object invoke(Object var1, Object var2) {return ((<undefinedtype>)this.create(var1, (Continuation)var2)).invokeSuspend(Unit.INSTANCE);}}), 3, (Object)null);this.L$0 = $this$launch;this.L$1 = b;this.label = 1;if (b.await(this) == var5) {return var5;}break;case 1:// 7b = (Deferred)this.L$1;$this$launch = (CoroutineScope)this.L$0;ResultKt.throwOnFailure($result);break;default:throw new IllegalStateException("call to 'resume' before 'invoke' with coroutine");}// 8String var4 = "async end";System.out.println(var4);return Unit.INSTANCE;}@NotNullpublic final Continuation create(@Nullable Object value, @NotNull Continuation completion) {Intrinsics.checkParameterIsNotNull(completion, "completion");Function2 var3 = new <anonymous constructor>(completion);var3.p$ = (CoroutineScope)value;return var3;}public final Object invoke(Object var1, Object var2) {return ((<undefinedtype>)this.create(var1, (Continuation)var2)).invokeSuspend(Unit.INSTANCE);} }), 3, (Object)null); // 4 (new Handler()).postDelayed((Runnable)null.INSTANCE, 1000L);

有點長，沒關系我們只看關鍵點，看它的狀態(tài)機相關的內容。

首先會輸出main start，然后通過launch創(chuàng)建協(xié)程，進入?yún)f(xié)程狀態(tài)機，此時label為0，執(zhí)行case: 0相關邏輯。

進入case: 0后輸出async start，調用async并通過await來掛起當前協(xié)程，再掛起的過程中記錄當前掛起點的數(shù)據(jù)，并將lable設置為1。

進入async創(chuàng)建的協(xié)程，此時async協(xié)程中的lable為0，進入async case: 0執(zhí)行dealy并掛起async的協(xié)程。并將label設置為1。等待2s之后被喚醒。

此時協(xié)程都被掛起，即跳出協(xié)程launch方法，執(zhí)行handler操作。由于post 1s所以比協(xié)程中dealy還短，所以會優(yōu)先輸出main end，然后再過1s，進入恢復協(xié)程階段

async中的協(xié)程被delay恢復，注意在delay方法中傳入了this，async的Continuation對象，所以delay內部一旦完成2s計時就會調用Continuation的resumeWith方法來恢復async中的協(xié)程，即調用invokeSuspend方法。

由于被掛起之前已經(jīng)將async label設置為1，所以進入case: 1，恢復之前掛起的現(xiàn)場，檢查異常，最終返回async。

此時await掛起點被恢復，注意它也傳入了this，對應的就是launch中的Continuation，所以也會回調resumeWith方法，最終調用invokeSuspend，即進入case 1:恢復現(xiàn)場，結束狀態(tài)機。

最后再繼續(xù)輸出async end，協(xié)程運行結束。

我們可以執(zhí)行上面的代碼來驗證輸出是否正確

main start async start main end async end

我們來總結一下，協(xié)程通過suspend來標識掛起點，但真正的掛起點還需要通過是否返回COROUTINE_SUSPENDED來判斷，而代碼體現(xiàn)是通過狀態(tài)機來處理協(xié)程的掛起與恢復。在需要掛起的時候，先保留現(xiàn)場與設置下一個狀態(tài)點，然后再通過退出方法的方式來掛起協(xié)程。在掛起的過程中并不會阻塞當前的線程。對應的恢復通過resumeWith來進入狀態(tài)機的下一個狀態(tài)，同時在進入下一個狀態(tài)時會恢復之前掛起的現(xiàn)場。

本篇文章主要介紹了協(xié)程的掛起與恢復原理，同時也分析了協(xié)程的狀態(tài)機相關的執(zhí)行過程。希望對學習協(xié)程的伙伴們能夠有所幫助，敬請期待后續(xù)的協(xié)程分析。

項目

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的pdf 深入理解kotlin协程_Kotlin协程实现原理:挂起与恢复的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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