一. 協程
Kotlin 在1.1版本之後引入了協程的概念，目前它還是一個試驗的API。
在作業系統中，我們知道程式和執行緒的概念以及區別。而協程相比於執行緒更加輕量級，協程又稱微執行緒。
協程是一種使用者態的輕量級執行緒，協程的排程完全由使用者控制。協程擁有自己的暫存器上下文和棧。協程排程切換時，將暫存器上下文和棧儲存到其他地方，在切回來的時候，恢復先前儲存的暫存器上下文和棧，直接操作棧則基本沒有核心切換的開銷，可以不加鎖的訪問全域性變數，所以上下文的切換非常快。
Kotlin 的協程是無阻塞的非同步程式設計方式。Kotlin 允許我們使用協程來代替複雜的執行緒阻塞操作，並且複用原本的執行緒資源。
Kotlin 的協程是依靠編譯器實現的, 並不需要作業系統和硬體的支援。編譯器為了讓開發者編寫程式碼更簡單方便, 提供了一些關鍵字(例如suspend), 並在內部自動生成了一些支援型的程式碼。
先舉兩個例子來說明協程的輕量級，分別建立10w個協程和10w個執行緒進行測試。
import kotlinx.coroutines.experimental.CommonPool
import kotlinx.coroutines.experimental.delay
import kotlinx.coroutines.experimental.launch
import kotlinx.coroutines.experimental.runBlocking
/**
* Created by tony on 2018/7/18.
*/
fun main(args: Array<String>) {
val start = System.currentTimeMillis()
runBlocking {
val jobs = List(100000) {
// 建立新的coroutine
launch(CommonPool) {
// 掛起當前上下文而非阻塞1000ms
delay(1000)
println("thread name="+Thread.currentThread().name)
}
}
jobs.forEach {
it.join()
}
}
val spend = (System.currentTimeMillis()-start)/1000
println("Coroutines: spend= $spend s")
}
複製程式碼10w個協程的建立在本機大約花費 1 秒，經過測試100w個協程的建立大約花費11 秒。
import kotlin.concurrent.thread
/**
* Created by tony on 2018/7/18.
*/
fun main(args: Array<String>) {
val start = System.currentTimeMillis()
val threads = List(100000) {
// 建立新的執行緒
thread {
Thread.sleep(1000)
println(Thread.currentThread().name)
}
}
threads.forEach { it.join() }
val spend = (System.currentTimeMillis()-start)/1000
println("Threads: spend= $spend s")
}
複製程式碼10w個執行緒的建立出現了OutOfMemoryError。
二. 協程常用的基本概念
2.1 CoroutineContext
協程上下文，它包含了一個預設的協程排程器。所有協程都必須在 CoroutineContext 中執行。
2.2 CoroutineDispatcher
協程排程器，它用來排程和處理任務，決定了相關協程應該在哪個或哪些執行緒中執行。Kotlin 的協程包含了多種協程排程器。
2.3 Continuation
按照字面意思是繼續、持續的意思。協程的執行可能是分段執行的：先執行一段，掛起，再執行一段，再掛起......
Continuation 則表示每一段執行的程式碼，Continuation 是一個介面。
2.4 Job
任務執行的過程被封裝成 Job，交給協程排程器處理。Job 是一種具有簡單生命週期的可取消任務。Job 擁有三種狀態：isActive、isCompleted、isCancelled。
wait children
+-----+ start +--------+ complete +-------------+ finish +-----------+
| New | ---------------> | Active | -----------> | Completing | -------> | Completed |
+-----+ +--------+ +-------------+ +-----------+
| | |
| cancel | cancel | cancel
V V |
+-----------+ finish +------------+ |
| Cancelled | <--------- | Cancelling | <----------------+
|(completed)| +------------+
+-----------+
複製程式碼2.5 Deferred
Deferred 是 Job 的子類。Job 完成時是沒有返回值的，Deferred 可以為任務完成時提供返回值，並且Deferred 新增了一個狀態 isCompletedExceptionally。
wait children
+-----+ start +--------+ complete +-------------+ finish +-----------+
| New | ---------------> | Active | ----------> | Completing | ---+-> | Resolved |
+-----+ +--------+ +-------------+ | |(completed)|
| | | | +-----------+
| cancel | cancel | cancel |
V V | | +-----------+
+-----------+ finish +------------+ | +-> | Failed |
| Cancelled | <--------- | Cancelling | <---------------+ |(completed)|
|(completed)| +------------+ +-----------+
+-----------+
複製程式碼2.6 suspend 關鍵字
協程計算可以被掛起而無需阻塞執行緒。我們使用 suspend 關鍵字來修飾可以被掛起的函式。被標記為 suspend 的函式只能執行在協程或者其他 suspend 函式中。
suspend 可以修飾普通函式、擴充套件函式和 lambda 表示式。
三. 協程的多種使用方式
Kotlin 的協程支援多種非同步模型：
這些非同步機制在 Kotlin 的協程中都有實現。
Kotlin 官方對協程提供的三種級別的能力支援, 分別是: 最底層的語言層, 中間層標準庫(kotlin-stdlib), 以及最上層應用層(kotlinx.coroutines)。
3.1 協程的hello world版本
使用 launch 和 async 都能啟動一個新的協程。
val job = launch {
delay(1000)
println("Hello World!")
}
Thread.sleep(2000)
複製程式碼或者
val deferred = async {
delay(1000)
println("Hello World!")
}
Thread.sleep(2000)
複製程式碼它們分別會返回一個 Job 物件和一個 Deferred 物件。
下面使用 runBlocking 來建立協程。
fun main(args: Array<String>) = runBlocking<Unit> {
launch {
delay(1000)
println("Hello World!")
}
delay(2000)
}
複製程式碼runBlocking 建立的協程直接執行在當前執行緒上，同時阻塞當前執行緒直到結束。
launch 和 async 在建立時可以使用不同的CoroutineDispatcher，例如：CommonPool。
在 runBlocking 內還可以建立其他協程，例如launch。反之則不行。
總結：
Kotlin 的協程能夠簡化非同步程式設計的程式碼，使用同步的方式實現非同步。協程的概念和理論比較多，第一篇只是一個開始，只整理了其中一些基本概念。
Java與Android技術棧：每週更新推送原創技術文章，歡迎掃描下方的公眾號二維碼並關注，期待與您的共同成長和進步。