kotlin协程-Android实战[通俗易懂]

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协程，英文名是 Coroutine, 本质上，协程是轻量级的线程, 它的调度切换是协作式的，可以主动挂起和恢复

retrofit2对协程的支持

先来看看我们最常用的retrofit2，在使用协程和不实用协程的代码区别在哪里

注意retrofit2在2.6.0才开始支持协程，所以一定要将retrofit2升级到2.6.0及以上

先分别定义两个api，一个是结合rxjava2的用法，一个结合协程的用法

interface TestApi {
    @GET("api/4/news/latest")
    fun getLatestNews(): Flowable<LatestNews>
    
    @GET("api/4/news/latest")
    suspend fun getLatestNews2(): LatestNews
}

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可见retrofit2支持用suspend 定义 getLatestNews2api为一个挂起函数，即可在协程中使用这个api

再来看看怎么使用两个不同的api

IT知识分享网class CoroutineActivity : AppCompatActivity() {
	...
	// 这是一个我们使用retrofit2 请求数据+切换线程最常用的方法
    fun requestData1() {
        testApi.getLatestNews()
            .subscribeOn(Schedulers.io())
            .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
            .subscribe(object : DisposableSubscriber<LatestNews>() {
                override fun onComplete() {}

                override fun onNext(t: LatestNews) {
                    tv_text.text = Gson().toJson(t)
                }

                override fun onError(t: Throwable?) {
                    tv_text.text = "error"
                }
            })
    }
    
    // 使用协程 请求+渲染数据
    fun requestData2() {
        GlobalScope.launch(Dispatchers.Main) {
            try {
                tv_text.text = Gson().toJson(testApi.getLatestNews2())
            } catch (e: Exception) {
                tv_text.text = "error"
            }
        }
    }
}

rxjava2是使用回调的方式渲染数据，这个大家都知道

而协程需要先使用GlobalScope.launch启动一个协程(启动协程的方法很多，请自行查看官方文档)，并使用Dispatchers.Main指定协程调度器为主线程（即ui线程）, 然后通过 try catch分别处理正常和异常的情况（暂时使用GlobalScope上下文启动协程，下面会介绍一种专门再android中启动协程的方法）

这样看来是不是使用协程可以简化很多代码，使代码看起来更加优雅

我们再来看看多个请求并发和串行的情况

先多添加几个api，方便操作

interface TestApi {
	@GET("api/3/news/latest")
    fun getLatestNews(): Flowable<LatestNews>

    @GET("api/3/news/{id}")
    fun getNewsDetail(@Path("id") id: Long): Flowable<News>


    @GET("api/4/news/latest")
    suspend fun getLatestNews2(): LatestNews

    @GET("api/3/news/{id}")
    suspend fun getNewsDetail2(@Path("id") id: Long): News
}

比如我们先调用getLatestNews()方法请求一系列的新闻列表，然后在调用getNewsDetail请求第一个新闻的详情，代码如下

IT知识分享网// 非协程用法
testApi.getLatestNews()
    .flatMap {
        testApi.getNewsDetail(it.stories!![0].id!!)
    }
    .subscribeOn(Schedulers.io())
    .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
    .subscribe(object : DisposableSubscriber<News>() {
        override fun onComplete() {}

        override fun onNext(t: News) {
            tv_text.text = t.title
        }

        override fun onError(t: Throwable?) {
            tv_text.text = "error"
        }
    })

// 协程用法
GlobalScope.launch(Dispatchers.Main) {
    try {
        val lastedNews = testApi.getLatestNews2()
        val detail = testApi.getNewsDetail2(lastedNews.stories!![0].id!!)
        tv_text.text = detail.title
    } catch(e: Exception) {
        tv_text.text = "error"
    }
}

再比如如果我们想调用getNewsDetail同时请求多个新闻详情数据

// 非协程用法
testApi.getLatestNews()
    .flatMap {
        Flowable.zip(
            testApi.getNewsDetail(it.stories!![0].id!!), 
            testApi.getNewsDetail(it.stories!![1].id!!), 
            BiFunction<News, News, List<News>> { news1, news2->
                listOf(news1, news2) 
            }
        )
    }
    .subscribeOn(Schedulers.io())
    .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
    .subscribe(object : DisposableSubscriber<List<News>>() {
        override fun onComplete() {}

        override fun onNext(t: List<News>) {
            tv_text.text = t[0].title + t[1].title
        }

        override fun onError(t: Throwable?) {
            tv_text.text = "error"
        }
    })

// 协程的用法
GlobalScope.launch(Dispatchers.Main) {
    try {
    	// 先请求新闻列表
        val lastedNews = testApi.getLatestNews2()
        // 再使用async 并发请求第一个和第二个新闻的详情
        val detail1 = async { testApi.getNewsDetail2(lastedNews.stories!![0].id!!) }
        val detail2 = async { testApi.getNewsDetail2(lastedNews.stories!![1].id!!) }
        tv_text.text = detail1.await().title + detail2.await().title
    } catch(e: Exception) {
        tv_text.text = "error"
    }
}

可见相对于非协程的写法（代码中使用rxjava2），协程能让你的代码更加简洁、优雅，能更加清晰的描述你第一步想做什么、第二步想做什么等等

room数据库对协程的支持

room数据库在2.1.0开始支持协程, 并且需要导入room-ktx依赖

implementation "androidx.room:room-ktx:2.1.0"

然后在Dao中使用suspend定义挂起函数

@Dao
abstract class UserDao {
    @Query("select * from tab_user")
    abstract suspend fun getAll(): List<User>
}

最后就像上面retrofit2那样使用协程即可

class RoomActivity : AppCompatActivity() {
    private var adapter: RoomAdapter? = null

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_room)
        ...
    }
    
    ...

    private fun loadUser() {
        GlobalScope.launch(Dispatchers.Main) {
            adapter!!.data = AppDataBase.getInstance().userDao().getAll()
        }
    }
    
}

这里指介绍room数据库的协程用法，对于room数据库的介绍和其他用法请查看Android Jetpack ROOM数据库用法介绍和android Jetpack ROOM数据库结合其它Library的使用介绍

协程在android里的应用

上面的example都是使用GlobalScope上下文来启动协程, 其实真正在android中一般不建议直接使用GlobalScope，因为使用GlobalScope.launch 时，我们会创建一个顶层协程。虽然它很轻量，但它运行时仍会消耗一些内存资源，如果我们忘记保持对新启动的协程的引用，它还会继续运行，所以我们必须保持所有对GlobalScope.launch启动协程的引用，然后在activity destory（或其它需要cancel）的时候cancel掉所有的协程，否则就会造成内存泄露等一系列问题

比如：

class CoroutineActivity : AppCompatActivity() {
    private lateinit var testApi: TestApi
    private var job1: Job? = null
    private var job2: Job? = null
    private var job3: Job? = null
    
    ...

    override fun onDestroy() {
        super.onDestroy()
        job1?.cancel()
        job2?.cancel()
        job3?.cancel()
    }
    ...
    
    // 启动第一个顶级协程
    fun requestData1() {
        job1 = GlobalScope.launch(Dispatchers.Main) {
            try {
                val lastedNews = testApi.getLatestNews2()
                tv_text.text = lastedNews.stories!![0].title
            } catch(e: Exception) {
                tv_text.text = "error"
            }
        }
    }

	// 启动第二个顶级协程
    fun requestData2() {
        job2 = GlobalScope.launch(Dispatchers.Main) {
            try {
                val lastedNews = testApi.getLatestNews2()
                // 在协程内部启动第三个顶级协程
                job3 = GlobalScope.launch(Dispatchers.Main) {
                    try {
                        val detail = testApi.getNewsDetail2(lastedNews.stories!![0].id!!)
                        tv_text.text = detail.title
                    } catch (e: Exception) {
                        tv_text.text = "error"
                    }
                }
            } catch(e: Exception) {
                tv_text.text = "error"
            }
        }
    }
}

可见如果使用GlobalScope启动的协程越多，就必须定义越多的变量持有对启动协程的引用，并在onDestroy的时候cancel掉所有协程

下面我们就介绍MainScope代替GlobalScope的使用


class CoroutineActivity : AppCompatActivity() {
    private var mainScope = MainScope()
    private lateinit var testApi: TestApi

    ...

    override fun onDestroy() {
        super.onDestroy()
        // 只需要调用mainScope.cancel，就会cancel掉所有使用mainScope启动的所有协程
        mainScope.cancel()
    }

    fun requestData1() {
        mainScope.launch {
            try {
                val lastedNews = testApi.getLatestNews2()
                tv_text.text = lastedNews.stories!![0].title
            } catch(e: Exception) {
                tv_text.text = "error"
            }
        }
    }

    fun requestData2() {
        mainScope.launch {
            try {
                val lastedNews = testApi.getLatestNews2()
                val detail = testApi.getNewsDetail2(lastedNews.stories!![0].id!!)
                tv_text.text = detail.title
            } catch (e: Exception) {
                tv_text.text = "error"
            }
        }
    }
}

又或者是使用kotlin委托模式实现如下：

class CoroutineActivity : AppCompatActivity(), CoroutineScope by MainScope() {
    private lateinit var testApi: TestApi

	...
	
    override fun onDestroy() {
        super.onDestroy()
        cancel()
    }

    fun requestData1() {
        launch {
            try {
                val lastedNews = testApi.getLatestNews2()
                tv_text.text = lastedNews.stories!![0].title
            } catch(e: Exception) {
                tv_text.text = "error"
            }
        }
    }

    fun requestData2() {
        launch {
            try {
                val lastedNews = testApi.getLatestNews2()
                val detail = testApi.getNewsDetail2(lastedNews.stories!![0].id!!)
                tv_text.text = detail.title
            } catch (e: Exception) {
                tv_text.text = "error"
            }
        }
    }
}

同时我们先来看看MainScope的定义

@Suppress("FunctionName")
public fun MainScope(): CoroutineScope = ContextScope(SupervisorJob() + Dispatchers.Main)

可见使用MainScope非常简单，只需要在activity onDestroy中调用MainScope 的cancel方法即可，而不需要定义其它协程的引用, 并且MainScope的调度器是Dispatchers.Main, 所以也不需要手动指定Main调度器

Lifecycle对协程的支持

发现Lifecycle组件库在2.2.0的alpha版中已经有了对于协程的支持

需要添加lifecycle-runtime-ktx依赖(正式版出来之后，请使用正式版)

implementation "androidx.lifecycle:lifecycle-runtime-ktx:2.2.0-alpha05"

lifecycle-runtime-ktx 中给LifecycleOwner添加了 lifecycleScope扩展属性（类于上面介绍的MainScope），用于方便的操作协程;

先看看源码

val LifecycleOwner.lifecycleScope: LifecycleCoroutineScope
    get() = lifecycle.coroutineScope
    
    
val Lifecycle.coroutineScope: LifecycleCoroutineScope
    get() {
        while (true) {
            val existing = mInternalScopeRef.get() as LifecycleCoroutineScopeImpl?
            if (existing != null) {
                return existing
            }
            val newScope = LifecycleCoroutineScopeImpl(
                this,
                // SupervisorJob 指定协程作用域是单向传递
                // Dispatchers.Main.immediate 指定协程体 在主线程中执行
                // Dispatchers.Main.immediate 跟 Dispatchers.Main唯一的区别是，如果当前在主线程，这立马执行协程体，而不是走Dispatcher分发流程
                SupervisorJob() + Dispatchers.Main.immediate
            )
            if (mInternalScopeRef.compareAndSet(null, newScope)) {
                newScope.register()
                return newScope
            }
        }
    }

同时LifecycleCoroutineScope 还提供了绑定LifecycleOwner生命周期(一般是指activity和fragment)的启动协程的方法；如下：

abstract class LifecycleCoroutineScope internal constructor() : CoroutineScope {
    internal abstract val lifecycle: Lifecycle

	// 当 activity 处于created的时候执行 协程体
    fun launchWhenCreated(block: suspend CoroutineScope.() -> Unit): Job = launch {
        lifecycle.whenCreated(block)
    }

	// 当 activity 处于start的时候执行 协程体
    fun launchWhenStarted(block: suspend CoroutineScope.() -> Unit): Job = launch {
        lifecycle.whenStarted(block)
    }

	// 当 activity 处于resume的时候执行 协程体
    fun launchWhenResumed(block: suspend CoroutineScope.() -> Unit): Job = launch {
        lifecycle.whenResumed(block)
    }
}

由于上面启动协程的方法绑定了activity生命周期，所以在activity destroy的时候，也实现了自动cancel掉协程

所以我们 CoroutineActivity Demo的代码可以写的更加简单，如下：

class CoroutineActivity : AppCompatActivity() {
    private lateinit var testApi: TestApi

	...

    fun requestData1() {
        lifecycleScope.launchWhenResumed {
            try {
                val lastedNews = testApi.getLatestNews2()
                tv_text.text = lastedNews.stories!![0].title
            } catch(e: Exception) {
                tv_text.text = "error"
            }
        }
    }
}

LiveData对协程的支持

同时Google也对LiveData提供了对协程的支持，不过需要添加lifecycle-livedata-ktx依赖

// 现在还是`alpha`版，等正式版发布以后，请替换成正式版
implementation "androidx.lifecycle:lifecycle-livedata-ktx:2.2.0-alpha05"

lifecycle-livedata-ktx依赖添加了liveData顶级函数，返回CoroutineLiveData

源码如下：

...
internal const val DEFAULT_TIMEOUT = 5000L
...
fun <T> liveData( context: CoroutineContext = EmptyCoroutineContext, timeoutInMs: Long = DEFAULT_TIMEOUT, @BuilderInference block: suspend LiveDataScope<T>.() -> Unit ): LiveData<T> = CoroutineLiveData(context, timeoutInMs, block)

CoroutineLiveData是在什么时候启动协程并执行协程体的呢？？？

internal class CoroutineLiveData<T>(
    context: CoroutineContext = EmptyCoroutineContext,
    timeoutInMs: Long = DEFAULT_TIMEOUT,
    block: Block<T>
) : MediatorLiveData<T>() {
    private var blockRunner: BlockRunner<T>?
    private var emittedSource: EmittedSource? = null

    init {
        val scope = CoroutineScope(Dispatchers.Main.immediate + context + supervisorJob)
        blockRunner = BlockRunner(
            liveData = this,
            block = block,
            timeoutInMs = timeoutInMs,
            scope = scope
        ) {
            blockRunner = null
        }
    }
	
	...
	
    // observer(观察者)个数有0到1时执行
    // 即第一次调用observe或observeForever时执行
    override fun onActive() {
        super.onActive()
        // 启动协程并执行协程体
        blockRunner?.maybeRun()
    }
	
    // observer(观察者)个数有1到0时执行
    // 即调用removeObserver时触发检查并执行回调
    override fun onInactive() {
        super.onInactive()
        // 取消协程
        blockRunner?.cancel()
    }
}

可见CoroutineLiveData是在onActive()启动协程，在onInactive()取消协程

所以使用LiveData对协程的支持, 那么CoroutineActivity Demo的代码写法如下


class CoroutineActivity : AppCompatActivity() {
    private lateinit var testApi: TestApi
    
	...

    fun requestData1() {
        liveData {
            try {
                val lastedNews = testApi.getLatestNews2()
                emit(lastedNews.stories!![0].title!!)
            } catch(e: Exception) {
                emit("error")
            }
        }.observe(this, Observer {
            tv_text.text = it
        })
    }
}

上面我们讲了协程在android里最常用的用法，下面将介绍协程的一些基本知识

协程上下文

协程上下文用CoroutineContext表示，kotlin中比较常用的Job、协程调度器(CoroutineDispatcher)、协程拦截器（ContinuationInterceptor）等都是CoroutineContext的子类，即它们都是协程上下文

先看一下CoroutineContext 比较重要的plus方法，它是一个用operator修复的重载(+)号的操作符方法

@SinceKotlin("1.3")
public interface CoroutineContext {

    /** * Returns a context containing elements from this context and elements from other [context]. * The elements from this context with the same key as in the other one are dropped. */
    public operator fun plus(context: CoroutineContext): CoroutineContext =
        if (context === EmptyCoroutineContext) this else // fast path -- avoid lambda creation
            context.fold(this) { acc, element ->
                val removed = acc.minusKey(element.key)
                if (removed === EmptyCoroutineContext) element else {
                    // make sure interceptor is always last in the context (and thus is fast to get when present)
                    val interceptor = removed[ContinuationInterceptor]
                    if (interceptor == null) CombinedContext(removed, element) else {
                        val left = removed.minusKey(ContinuationInterceptor)
                        if (left === EmptyCoroutineContext) CombinedContext(element, interceptor) else
                            CombinedContext(CombinedContext(left, element), interceptor)
                    }
                }
            }
}

比如上面说的MainScope定义就使用了+号操作符

public fun MainScope(): CoroutineScope = ContextScope(SupervisorJob() + Dispatchers.Main)

如果你看启动协程的源码就会发现，在kotlin中大量使用 + 号操作符，所以kotlin中大部分CoroutineContext对象都是CombinedContext对象

上面的example使用的launch方法启动协程有三个参数, 分别是协程上下文、协程启动模式、协程体

public fun CoroutineScope.launch( context: CoroutineContext = EmptyCoroutineContext, // 协程上下文 start: CoroutineStart = CoroutineStart.DEFAULT, // 协程启动模式 block: suspend CoroutineScope.() -> Unit // 协程体 ): Job {
    val newContext = newCoroutineContext(context)
    val coroutine = if (start.isLazy)
        LazyStandaloneCoroutine(newContext, block) else
        StandaloneCoroutine(newContext, active = true)
    coroutine.start(start, coroutine, block)
    return coroutine
}

协程启动模式

DEFAULT

立即执行协程体

runBlocking {
    val job = GlobalScope.launch(start = CoroutineStart.DEFAULT) {
        println("1: " + Thread.currentThread().name)
    }
    // 不需要调用join方法
    // job.join()
}

打印结果

1: DefaultDispatcher-worker-1

CoroutineStart.DEFAULT启动模式不需要手动调用join或start等方法，而是在调用launch方法的时候就会自动执行协程体的代码

LAZY

只有在需要的情况下才执行协程体

runBlocking {
    val job = GlobalScope.launch(start = CoroutineStart.LAZY) {
        println("1: " + Thread.currentThread().name)
    }
    // 一定调用join方法
    job.join()
}

打印结果

1: DefaultDispatcher-worker-1

CoroutineStart.LAZY启动模式一定要手动调用join或start等方法，否者协程体不会执行

ATOMIC

立即执行协程体，但在开始运行之前无法取消, 即开启协程会无视cancelling状态
```
runBlocking {
    val job = GlobalScope.launch(start = CoroutineStart.ATOMIC) {
        println("1: " + Thread.currentThread().name)
        delay(1000)
        println("2: " + Thread.currentThread().name)
    }
    job.cancel()
    delay(2000)
}
```
打印结果
```
1: DefaultDispatcher-worker-1
```
CoroutineStart. ATOMIC启动模式的协程体即使调了cancel方法也一定会执行，因为开启协程会无视cancelling状态；上面的example只打印了一句话，是因为执行delay(1000)的时候发现协程处于关闭状态, 所以出现了JobCancellationException异常，导致下面的代码没有执行，如果 delay(1000) 这句代码用 try catch 捕获一下异常，就会继续执行下面的代码

UNDISPATCHED

立即在当前线程执行协程体，直到第一个 suspend 调用挂起之后的执行线程取决于上下文当中的调度器了

runBlocking {
    println("0: " + Thread.currentThread().name)
    // 注意这里没有用GlobalScope.launch
    // 因为GlobalScope.launch启动的是一个顶层协程, 无法关联当前协程的上下文（coroutineContext）, 导致结果有偏差
    launch(context = Dispatchers.Default, start = CoroutineStart.UNDISPATCHED) {
        println("1: " + Thread.currentThread().name)
        delay(1000)
        println("2: " + Thread.currentThread().name)
    }
    delay(2000)
}

打印结果

0: main
1: main
2: DefaultDispatcher-worker-1

可见 0 和 1 的执行线程是一样的，当执行完delay(1000), 后面的代码执行线程取决于Dispatchers.Default调度器指定的线程，所以 2 在另一个线程中执行

协程调度器

协程调度器其实也是协程上下文

协程调度器是用来指定协程代码块在哪个线程中执行，kotlin提供了几个默认的协程调度器，分别是Default、Main、Unconfined, 并针对jvm, kotlin提供了一个特有的IO调度器

Dispatchers.Default

指定代码块在线程池中执行

GlobalScope.launch(Dispatchers.Default) {
    println("1: " + Thread.currentThread().name)
    launch (Dispatchers.Default) {
        delay(1000) // 延迟1秒后，再继续执行下面的代码
        println("2: " + Thread.currentThread().name)
    }
    println("3: " + Thread.currentThread().name)
}

打印结果如下

1: DefaultDispatcher-worker-1
3: DefaultDispatcher-worker-1
2: DefaultDispatcher-worker-1

Dispatchers.Main

指定代码块在main线程中执行（针对Android就是ui线程）

GlobalScope.launch(Dispatchers.Default) {
    println("1: " + Thread.currentThread().name)
    launch (Dispatchers.Main) {
        delay(1000) // 延迟1秒后，再继续执行下面的代码
        println("2: " + Thread.currentThread().name)
    }
    println("3: " + Thread.currentThread().name)
}

打印结果如下：

1: DefaultDispatcher-worker-1
3: DefaultDispatcher-worker-1
2: main

可见Dispatchers.Main就是指定协程代码块在main线程中执行

Dispatchers.Unconfined

没有指定协程代码快在哪个特定线程中执行，即当前在哪个线程，代码块中接下来的代码就在哪个线程中执行（即一段协程代码块由于启动了子协程导致切换了线程, 那么接下来的代码块也是在这个线程中执行）

GlobalScope.launch(Dispatchers.Default) {
    println("1: " + Thread.currentThread().name)
    launch (Dispatchers.Unconfined) {
        println("2: " + Thread.currentThread().name)
        requestApi()  // delay(1000) 本来想用delay，但是使用requestApi 可能更加清晰
        println("3: " + Thread.currentThread().name)
    }
    println("4: " + Thread.currentThread().name)
}

// 定义一个挂起函数，在一个新的子线程中执行
private suspend fun requestApi() = suspendCancellableCoroutine<String> {
    Thread {
        println("5: requestApi: " + Thread.currentThread().name)
        it.resume("success")
    }.start()
}

打印结果如下：

1: DefaultDispatcher-worker-1
2: DefaultDispatcher-worker-1
5: requestApi: Thread-3
4: DefaultDispatcher-worker-1
3: Thread-3

可见2 和 3的代码执行线程明显不一样；当执行到requestApi这句代码的时候会切换到子线程（即Thread-3）中执行代码，然后接下来的协程代码块就会在Thread-3中执行

Dispatchers.IO

它是基于 Default 调度器背后的线程池，并实现了独立的队列和限制，因此协程调度器从 Default 切换到 IO 并不会触发线程切换

GlobalScope.launch(Dispatchers.Default) {
    println("1: " + Thread.currentThread().name)
    launch (Dispatchers.IO) {
        println("2: " + Thread.currentThread().name)
        requestApi()  // delay(1000)
        println("3: " + Thread.currentThread().name)
    }
    println("4: " + Thread.currentThread().name)
}

打印结果如下：

1: DefaultDispatcher-worker-1
4: DefaultDispatcher-worker-1
2: DefaultDispatcher-worker-1
5: requestApi: Thread-3
3: DefaultDispatcher-worker-1

绑定到任意自定义线程的调度器（这种方式要谨慎使用）

可以使用kotlin自带newSingleThreadContext方法或者使用ExecutorService的扩展方法asCoroutineDispatcher创建一个Dispatcher

// 第一种方法
val dispatcher = newSingleThreadContext("custom thread")
// 第二种方法
// val dispatcher = Executors.newSingleThreadExecutor{ r -> Thread(r, "custom thread") }.asCoroutineDispatcher()
GlobalScope.launch(dispatcher) {
    println("1: " + Thread.currentThread().name)
    delay(1000)
    println("2: " + Thread.currentThread().name)
}

runBlocking {     
    delay(2000L)  
    // 一定要close，否则线程永远都不会结束，很危险
    dispatcher.close()
}

打印结果如下：

1: custom thread
2: custom thread

可见我们可以自己创建线程绑定到协程调度器上，但是这种方式不建议使用，因为一旦手动创建了线程就需要手动close，否则线程就永远也不会终止，这样会很危险

协程作用域GlobalScope、coroutineScope、supervisorScope

协程作用域是一个非常重的东西

GlobeScope

GlobeScope 启动的协程会单独启动一个作用域，无法继承外面协程的作用域，其内部的子协程遵从默认的作用域规则
coroutineScope

coroutineScope 启动的协程会继承父协程的作用域，其内部的取消操作是双向传播的，子协程未捕获的异常也会向上传递给父协程
supervisorScope

supervisorScope 启动的协程会继承父协程的作用域，他跟coroutineScope不一样的点是它是单向传递的，即内部的取消操作和异常传递只能由父协程向子协程传播，不能从子协程传向父协程

MainScope 就是使用的supervisorScope作用域，所以只需要子协程出错或 cancel 并不会影响父协程，从而也不会影响兄弟协程

协程异常传递模式

协程的异常传递跟协程作用域有关，要么跟coroutineScope一样双向传递，要么跟supervisorScope一样由父协程向子协程单向传递

针对supervisorScope的单向传递

runBlocking {
    println("1")
    supervisorScope {
        println("2")
        // 启动一个子协程
        launch {
            1/0 // 故意让子协程出现异常
        }
        delay(100)
        println("3")
    }
    println("4")
}

打印结果如下：

1
2
Exception in thread "main @coroutine#2" java.lang.ArithmeticException: / by zero
3
4

可见在supervisorScope作用域中启动的子协程如果出现异常，并没有导致父协程异常，并且父协程的代码还能继续往下执行

我们再来验证一下再supervisorScope作用域中父协程异常是否会传递给子协程

runBlocking {
    println("1")
    supervisorScope {
        println("2")
        // 启动一个子协程
        launch {
            try {
                delay(1000)
                println("3")
            } catch (e: Exception) {
                println("error")
            }
        }
        delay(100)
        1/0 //父协程报错
        println("3")
    }
}

1
2
error

java.lang.ArithmeticException: / by zero

可见在supervisorScope作用域中父协程确实会将异常传递给子协程

针对coroutineScope的双向传递

runBlocking {
    println("1")
    try {
        coroutineScope {
            println("2")
            // 启动一个子协程
            launch {
                1/0 // 故意让子协程出现异常
            }
            delay(100)
            println("3")
        }
    } catch (e: Exception) {
        println("error")
    }
}

打印结果如下：

1
2
error

可见在coroutineScope作用域中启动的子协程如果出现异常，则会传递给父协程

我们再来验证一下再coroutineScope作用域中父协程异常是否会传递给子协程

runBlocking {
    println("1")
    coroutineScope {
        println("2")
        // 启动一个
        launch {
            try {
                delay(1000)
                println("3")
            } catch (e: Exception) {
                println("error")
            }
        }
        delay(100)
        1/0
        println("3")
    }
}

打印结果如下：

1
2
error

java.lang.ArithmeticException: / by zero

可见在coroutineScope作用域中父协程确实会将异常传递给子协程

协程取消

先看一段代码

GlobalScope.launch {
    println("1")
    // 启动一个子协程
    val job = launch {
        println("2")
        try {// 捕获 协程cancel导致的异常，让代码继续往下执行
            delay(1000)
        } catch (e: Exception) {
            println("error")
        }
        println("3")
        if (isActive) { // 如果协程cancel了，则isActive为false
            println("4")
        }
        delay(1000) // 没有捕获异常，则终止代码继续往下执行
        println("5")
    }
    delay(100)
    job.cancel()
}

打印结果如下：

1
2
error
3

当先启动协程，然后cancel，会出现如下几种情况：

如果执行到协程体内的代码依赖协程的cancel状态（比如delay方法），则会抛出异常，如果捕获了异常，则会继续往下执行，如果没有捕获异常则终止往下继续执行协程体
如果协程体内的代码不依赖协程的cancel状态（即println方法），则会继续往下执行

也就是说协程的取消(cancel) 导致协程体终止运行的方式是抛出异常，如果协程体的代码不依赖协程的cancel状态（即没有报错），则协程的取消对协程体的执行一般没什么影响

比如：

GlobalScope.launch {
    val job = launch {
        println("==start==")
        var i = 0
        while (i <= 10) {
            Thread.sleep(100)
            println(i++)
        }
        println("==end==")
    }
    delay(100)
    job.cancel()
}

打印结果如下：

==start==
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
==end==

可见即使协程取消了，协程体还是在继续运行

如果想结束协程体的运行该怎么办呢？？

这个时候可以使用CoroutineScope的isActive字段判断协程的状态是否被取消了

GlobalScope.launch {
    val job = launch {
        println("==start==")
        var i = 0
        while (i <= 10 && isActive) {
            Thread.sleep(100)
            println(i++)
        }
        println("==end==")
    }
    delay(200)
    job.cancel()
}

打印结果

==start==
0
1
==end==

可见如果协程取消了，可以使用isActive字段来判断是否需要执行协程体的某段代码

withContext

在执行协程体的时候，可以使用withContext方便的切换代码执行所运行线程；比如

GlobalScope.launch(Dispatchers.Default) {
	// 在Dispatchers.Default的线程池中执行
    println("1: " + Thread.currentThread().name)
    withContext(Dispatchers.Main) { // 切换到主线程执行
        println("2: " + Thread.currentThread().name)
    }
    // 在Dispatchers.Default的线程池中执行
    println("3: " + Thread.currentThread().name)
    val dispatcher = newSingleThreadContext("custom thread")
    withContext(dispatcher) { // 切换到自定义线程中执行
        println("4: " + Thread.currentThread().name)
    }
    dispatcher.close()
    // 在Dispatchers.Default的线程池中执行
    println("5: " + Thread.currentThread().name)
}

打印结果

1: DefaultDispatcher-worker-1
2: main
3: DefaultDispatcher-worker-2
4: custom thread
5: DefaultDispatcher-worker-2

可见我们可以使用withContext方便的切换代码运行所在的线程

withContext还可以配合NonCancellable上下文确保代码块不能被取消

GlobalScope.launch(Dispatchers.Default) {
    val job = launch {
        println("1: " + Thread.currentThread().name)
        try {
            delay(1000)
        } catch (e: Exception) {
            withContext(NonCancellable) { // 配合NonCancellable上下文确保协程体不能被取消
                println("error: " + e.message)
                delay(100) // 如果没有用withContext(NonCancellable)包裹，则delay(100)会报错, 导致下面的代码不执行
                println("2: " + Thread.currentThread().name)
            }
        }
    }
    delay(100)
    job.cancel()
}

打印结果

1: DefaultDispatcher-worker-1
error: Job was cancelled
2: DefaultDispatcher-worker-1

结构化并发

什么是结构化并发呢？

其实很简单，即保证启动的协程在同一作用域中（个人理解）

当我们使用GlobalScope.launch启动协程的时候会创建一个顶层协程，如果我们每次都使用GlobalScope.launch启动协程, 那么就会创建很多个顶层协程，并且不会相互干扰，即即使一个协程出错或的取消了，另一个协程还是会继续运行，因为它们不是在同一个协程作用域中

GlobalScope.launch(Dispatchers.Default) {
    val a1 = GlobalScope.async { 这里使用async启动协程，没有使用launch
        delay(1000)
        println("1: " + Thread.currentThread().name)
    }
    val a2 = GlobalScope.async {
        delay(100)
        1/0 // 故意报错
        println("2: " + Thread.currentThread().name)
    }
    a1.await()
    a2.await() // a2.cancel() 也可以使用cancel
}

打印结果如下

1: DefaultDispatcher-worker-1
Exception in thread "DefaultDispatcher-worker-1" java.lang.ArithmeticException: / by zero

可见a2报错或cancel，并不会影响a1

这到底会引起什么问题呢？

比如我们在一个activity中通常会有多个并发网络请求请求数据（即会启动多个协程），当其中一个网络请求出错时（即协程出错），我们希望关闭其它并行的网络请求，而不处理（即希望关闭掉其它协程），但是结果并非如此

再比如我们在一个activity中通常会有许多个网络请求（即会启动许多个协程），如果我们总是使用GlobalScope启动协程，那么必须保持每个协程的引用，并在activity destroy时cancel掉所有协程，否则即使activity destroy，那么协程里的异步请求代码还是会继续执行，这样很容易出错或内存泄漏

我们该怎么方便的解决这样的问题呢？

其实我们可以使用结构化并发（即协程作用域）来解决这样的问题，即保证启动的多个协程在同一作用域中，如果cancel掉这个作用域上下文，那么在这个作用域下启动的所有子协程都会取消，同时还可以配合coroutineScope、supervisorScope协程作用域处理异常传递的问题

所以上面的代码可以这样改

GlobalScope.launch(Dispatchers.Default) {
    val a1 = async {
        delay(1000)
        println("1: " + Thread.currentThread().name)
    }
    val a2 = async {
        delay(100)
        1/0 // 故意报错
        println("2: " + Thread.currentThread().name)
    }
    a1.await()
    a2.await()
}

即把启动 a1、a2协程的GlobalScope去掉，保证a1、a2在同一协程作用域中

协程挂起函数原理分析

我们先来看一看retrofit兼容协程的实现源码

suspend fun <T : Any> Call<T>.await(): T {
	// 使用suspendCancellableCoroutine定义挂起函数，参数是Continuation对象
  return suspendCancellableCoroutine { continuation ->
    continuation.invokeOnCancellation {
      cancel()
    }
    enqueue(object : Callback<T> {
      override fun onResponse(call: Call<T>, response: Response<T>) {
        if (response.isSuccessful) {
          val body = response.body()
          if (body == null) {
            val invocation = call.request().tag(Invocation::class.java)!!
            val method = invocation.method()
            val e = KotlinNullPointerException("Response from " +
                method.declaringClass.name +
                '.' +
                method.name +
                " was null but response body type was declared as non-null")
            // 如果结果异常，则调用Continuation 的 resumeWithException回调
            continuation.resumeWithException(e)
          } else {
          	// 如果结果正常，则调用Continuation 的 resume回调
            continuation.resume(body)
          }
        } else {
          // 如果结果异常，则调用Continuation 的 resumeWithException回调
          continuation.resumeWithException(HttpException(response))
        }
      }

      override fun onFailure(call: Call<T>, t: Throwable) {
        // 如果结果异常，则调用Continuation 的 resumeWithException回调
        continuation.resumeWithException(t)
      }
    })
  }
}

Continuation的源码和扩展函数如下


@SinceKotlin("1.3")
@InlineOnly
public inline fun <T> Continuation<T>.resume(value: T): Unit =
    resumeWith(Result.success(value))

/** * Resumes the execution of the corresponding coroutine so that the [exception] is re-thrown right after the * last suspension point. */
@SinceKotlin("1.3")
@InlineOnly
public inline fun <T> Continuation<T>.resumeWithException(exception: Throwable): Unit =
    resumeWith(Result.failure(exception))

@SinceKotlin("1.3")
public interface Continuation<in T> {
    /** * The context of the coroutine that corresponds to this continuation. */
    public val context: CoroutineContext

    /** * Resumes the execution of the corresponding coroutine passing a successful or failed [result] as the * return value of the last suspension point. */
    public fun resumeWith(result: Result<T>)
}

可见协程挂起函数内部是使用回调将结果返回出去的，当有结果正常返回的时候，Continuation 调用 resume 返回结果，否则调用 resumeWithException 来抛出异常，这与 Callback 的模式一模一样

而我们写协程代码之所以可以看起来是同步的，其实是编译器帮你做了很多事情（即你可以当它是“语法糖”）

注意：使用AndroidStudio反编译kotlin协程代码的时候会导致ide严重卡顿，并且反编译出来的java代码有无数层的嵌套，不知道是无法反编译协程代码，还是AndroidStudio的bug, 导致无法配合kotlin反编译的java代码来讲解

协程的状态转移

上面已经对协程挂起函数原理做了一些解析，如果我们使用了多个挂起函数那它们是怎么配合运行的呢？

注意: 下面的代码是我copy的别人的代码

suspend fun main() {
    log(1)
    // returnSuspended()是一个suspend函数
    log(returnSuspended())
    log(2)
    // delay也是一个suspend函数
    delay(1000)
    log(3)
    // returnImmediately也是一个suspend函数
    log(returnImmediately())
    log(4)
}

对应的java实现代码逻辑如下(注意，下面的代码逻辑上并不能做到十分严谨，仅供学习理解协程使用)

public class ContinuationImpl implements Continuation<Object> {
	 // label 状态 默认为 0
    private int label = 0;
    private final Continuation<Unit> completion;

    public ContinuationImpl(Continuation<Unit> completion) {
        this.completion = completion;
    }

    @Override
    public CoroutineContext getContext() {
        return EmptyCoroutineContext.INSTANCE;
    }

    @Override
    public void resumeWith(@NotNull Object o) {
        try {
            Object result = o;
            switch (label) {
                case 0: {
                    LogKt.log(1);
                    // 在SuspendFunctionsKt.returnSuspended内部以回调的方式 调用this的resumeWith方法
                    result = SuspendFunctionsKt.returnSuspended( this);
                    // label 状态加 1
                    label++;
                    if (isSuspended(result)) return;
                }
                case 1: {
                    LogKt.log(result);
                    LogKt.log(2);
                    // 在DelayKt.delay内部以回调的方式 调用this的resumeWith方法
                    result = DelayKt.delay(1000, this);
                    // label 状态加 1
                    label++;
                    if (isSuspended(result)) return;
                }
                case 2: {
                    LogKt.log(3);
                    // 在SuspendFunctionsKt.returnImmediately内部以回调的方式 调用this的resumeWith方法
                    result = SuspendFunctionsKt.returnImmediately( this);
                    // label 状态加 1
                    label++;
                    if (isSuspended(result)) return;
                }
                case 3:{
                    LogKt.log(result);
                    LogKt.log(4);
                }
            }
            completion.resumeWith(Unit.INSTANCE);
        } catch (Exception e) {
            completion.resumeWith(e);
        }
    }

    private boolean isSuspended(Object result) {
        return result == IntrinsicsKt.getCOROUTINE_SUSPENDED();
    }
}

可见多个挂起函数之间的配合使用是使用label这个状态字段不断加1 并且不断调用resumeWith方法实现的

总结如下：

协程的挂起函数本质上就是一个回调，回调类型就是 Continuation
协程体的执行就是一个状态机，每一次遇到挂起函数，都是一次状态转移，就像我们前面例子中的 label 不断的自增来实现状态流转一样

最后非常感谢激活成功教程 Kotlin 协程的博客，这是学习Coroutine非常好的文章，建议大家去看看

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kotlin协程-Android实战[通俗易懂]

retrofit2对协程的支持

room数据库对协程的支持

协程在android里的应用

Lifecycle对协程的支持

LiveData对协程的支持

协程上下文

协程启动模式

协程调度器

协程作用域GlobalScope、coroutineScope、supervisorScope

协程异常传递模式

协程取消

withContext

结构化并发

协程挂起函数原理分析

协程的状态转移

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