線程與協(xié)程關(guān)系：
協(xié)程雖然不能脫離線程而運(yùn)行，但可以在不同的線程之間切換。
我為什么要用上協(xié)程呢？
Kotlin 協(xié)程的核心競爭力在于：它能簡化異步并發(fā)任務(wù)。
比如需要做如下的一個(gè)功能：
查詢用戶信息 --> 查找該用戶的好友列表 -->拿到好友列表后，查找該好友的動(dòng)態(tài)
用地獄回調(diào)寫法如下：
getUserInfo(new CallBack() {
@Override
public void onSuccess(String user) {
if (user != null) {
System.out.println(user);
getFriendList(user, new CallBack() {
@Override
public void onSuccess(String friendList) {
if (friendList != null) {
System.out.println(friendList);
getFeedList(friendList, new CallBack() {
@Override
public void onSuccess(String feed) {
if (feed != null) {
System.out.println(feed);
}
}
});
}
}
});
}
}
});
而使用協(xié)程的寫法代碼就是如此清晰：
launch {
val user = getUserInfo()
val friendList = getFriendList(user)
val feedList = getFeedList(friendList)
}
把異步的方法，寫成掛起函數(shù)，用寫同步的代碼完成各個(gè)異步的回調(diào)。
suspend fun getUserInfo(): String {
withContext(Dispatchers.IO) {
delay(1000L)
}
return "BoyCoder"
}
suspend fun getFriendList(user: String): String {
withContext(Dispatchers.IO) {
delay(1000L)
}
return "Tom, Jack"
}
suspend fun getFeedList(list: String): String {
withContext(Dispatchers.IO) {
delay(1000L)
}
return "{FeedList..}"
}
協(xié)程掛起實(shí)現(xiàn)原理
定義掛起函數(shù)
suspend fun requestLoadUser(id: String)
掛起函數(shù)spspend的作用：
聲明suspend函數(shù)，它是提醒開發(fā)者，這個(gè)方法里面是個(gè)耗時(shí)函數(shù)，如果你在主線程要調(diào)用，你得在協(xié)程中調(diào)用，并且切換到其它線程去調(diào)用，否則會(huì)卡頓主線程。
原本需要異步執(zhí)行并使用回調(diào)的寫法，用同步的寫法，用掛起和恢復(fù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。
協(xié)程的掛起(suspend)和恢復(fù)(resume)：
Kotlin 的編譯器檢測到 suspend 關(guān)鍵字修飾的函數(shù)以后，會(huì)自動(dòng)將掛起函數(shù)轉(zhuǎn)換成帶有回調(diào)的函數(shù)。
反編譯之后：
// Continuation 等價(jià)于 CallBack
// ↓
public static final Object getUserInfo(Continuation $completion) {
...
return "BoyCoder";
可以看到，多了個(gè)Continuation(繼續(xù))參數(shù)，這是個(gè)接口，是在本次函數(shù)執(zhí)行完畢后執(zhí)行的回調(diào)。
Continuation的代碼：
public interface Continuation<in T> {
/**
* 保存上下文(比如變量狀態(tài))
*/
public val context: CoroutineContext
/**
* 方法執(zhí)行結(jié)束的回調(diào)，參數(shù)是個(gè)泛型，用來傳遞方法執(zhí)行的結(jié)果
*/
public fun resumeWith(result: Result<T>)
}
suspend代碼示例：
suspend fun getToken(id: String): String = "token"
suspend fun getInfo(token: String): String = "info"
// 添加了局部變量a，看下suspend怎么保存a這個(gè)變量
suspend fun test() {
val token = getToken("123") // 掛起點(diǎn)1，這里是異步線程
var a = 10 // 這里是10 //主線程
val info = getInfo(token) // 掛起點(diǎn)2，需要將前面的數(shù)據(jù)保存(比如a)，在掛起點(diǎn)之后恢復(fù) //異步線程
println(info) //主線程
println(a
}
反編譯之后：
public final Object getToken(String id, Continuation completion) {
return "token";
}
public final Object getInfo(String token, Continuation completion) {
return "info";
}
// 重點(diǎn)函數(shù)(偽代碼)
public final Object test(Continuation<String>: continuation) {
Continuation cont = new ContinuationImpl(continuation) {
int label; // 保存狀態(tài)
Object result; // 保存中間結(jié)果，還記得那個(gè)Result<T>嗎，是個(gè)泛型，因?yàn)榉盒筒脸詾镺bject，用到就強(qiáng)轉(zhuǎn)
int tempA; // 保存上下文a的值，這個(gè)是根據(jù)具體代碼產(chǎn)生的
};
switch(cont.label) {
case 0 : {
cont.label = 1; //更新label
getToken("123",cont) // 執(zhí)行對應(yīng)的操作，注意cont，就是傳入的回調(diào)
break;
}
case 1 : {
cont.label = 2; // 更新label
// 這是一個(gè)掛起點(diǎn)，我們要保存上下文數(shù)據(jù)，這里就保存a的值
int a = 10;
cont.tempA = a; // 保存a的值
// 獲取上一步的結(jié)果，因?yàn)榉盒筒脸枰獜?qiáng)轉(zhuǎn)
String token = (Object)cont.result;
getInfo(token, cont); // 執(zhí)行對應(yīng)的操作
break;
}
case 2 : {
String info = (Object)cont.result; // 獲取上一步的結(jié)果
println(info); // 執(zhí)行對應(yīng)的操作
// 在掛起點(diǎn)之后，恢復(fù)a的值
int a = cont.tempA;
println(a);
return;
}
}
}
我們可以將每個(gè)case理解為一個(gè)狀態(tài)，每個(gè)case分支對應(yīng)的語句，理解為一個(gè)Continuation實(shí)現(xiàn)。
上述偽代碼大致描述了協(xié)程的調(diào)度流程:
1 調(diào)用test函數(shù)時(shí)，需要傳入一個(gè)Continuation接口，我們會(huì)對它進(jìn)行二次裝飾。
2 裝飾就是根據(jù)函數(shù)具體邏輯，在內(nèi)部添加額外的上下文數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息(也就是label)。
3 每個(gè)狀態(tài)對應(yīng)一個(gè)Continuation接口，里面會(huì)執(zhí)行對應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯。
4 每個(gè)狀態(tài)都會(huì): 保存上下文信息 -> 獲取上一個(gè)狀態(tài)的結(jié)果 -> 執(zhí)行本狀態(tài)業(yè)務(wù)邏輯 -> 恢復(fù)上下文信息。
5 直到最后一個(gè)狀態(tài)對應(yīng)的邏輯執(zhí)行完畢。
總結(jié)：
1 Kotlin中，每個(gè)suspend方法，都需要一個(gè)Continuation接口實(shí)現(xiàn)，用來執(zhí)行下一個(gè)狀態(tài)的操作；并且，每個(gè)suspend方法的調(diào)用點(diǎn)都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)掛起點(diǎn)。
2 每個(gè)掛起點(diǎn)，都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)label，對應(yīng)于狀態(tài)機(jī)的一個(gè)狀態(tài)，不同的狀態(tài)之間，通過Continuation來切換。
3 Kotlin協(xié)程會(huì)在每個(gè)掛起點(diǎn)保存當(dāng)前的上下文數(shù)據(jù)，并且在掛起點(diǎn)之后進(jìn)行恢復(fù)。這樣，每個(gè)狀態(tài)之間就是相互獨(dú)立的，可以獨(dú)立調(diào)度。
4 協(xié)程的切換，只不過是從一種狀態(tài)切換到另一種狀態(tài)，因?yàn)椴煌瑺顟B(tài)是相互獨(dú)立的，所以在合適的時(shí)機(jī)，再切換回來也不會(huì)對結(jié)果造成影響。
協(xié)程為什么說開銷很小
（1）協(xié)程調(diào)用跟切換比線程效率高：協(xié)程執(zhí)行效率極高。協(xié)程不需要多線程的鎖機(jī)制，可以不加鎖的訪問全局變量，所以上下文的切換非常快。
（2）協(xié)程占用內(nèi)存少：執(zhí)行協(xié)程只需要極少的棧內(nèi)存（大概是4～5KB），而默認(rèn)情況下，線程棧的大小為1MB。
（3）切換開銷更少：協(xié)程直接操作棧基本沒有內(nèi)核切換的開銷，所以切換開銷比線程少。詳細(xì)說明：
內(nèi)核態(tài)切換 - 線程
因?yàn)?CPU 在內(nèi)核態(tài)切換執(zhí)行單元（線程）時(shí)，會(huì)有時(shí)間成本，在進(jìn)行切換執(zhí)行單元時(shí)，需要保存寄存器中的數(shù)據(jù)，將原執(zhí)行單元的狀態(tài)保存，切換操作也會(huì)占用 CPU 資源（時(shí)間片），從而減少了供線程運(yùn)行的 CPU 資源（時(shí)間片）。用戶態(tài)切換 - 協(xié)程
協(xié)程的切換成本較低，是因?yàn)榍袚Q比較簡單，并且是在用戶態(tài)進(jìn)行切換，切換的時(shí)間成本較低（納秒級(jí)），只需將當(dāng)前協(xié)程的 CPU 寄存器的狀態(tài)先保存起來，然后將需要 CPU 資源的協(xié)程的 CPU 寄存器的狀態(tài)加載到 CPU 寄存器中。
協(xié)程切線程的原理
協(xié)程就是通過Dispatchers調(diào)度器來控制線程切換的。
官方提供了四種實(shí)現(xiàn)：Dispatchers.Main,Dispatchers.IO,Dispatchers.Default,Dispatchers.Unconfined。
Dispatchers.Main的實(shí)現(xiàn)
internal class HandlerContext private constructor(
private val handler: Handler,
private val name: String?,
private val invokeImmediately: Boolean
) : HandlerDispatcher(), Delay {
public constructor(
handler: Handler,
name: String? = null
) : this(handler, name, false)
//...
override fun dispatch(context: CoroutineContext, block: Runnable) {
// 利用主線程的 Handler 執(zhí)行任務(wù)
handler.post(block)
}
}
可以看到，其實(shí)就是用handler切換到了主線程。
其他幾個(gè)切換也類似此流程，主要是Dispatcher不同，比如Dispatchers.Default是創(chuàng)建了一個(gè)默認(rèn)的線程池，而線程如果不配置，默認(rèn)是Dispatchers.Default。
而Dispatchers.IO也是沿用的線程池，只是對線程數(shù)量做了限制罷了。
withContext線程切換原理
協(xié)程的線程切換說簡單也很簡單，簡單到一個(gè)設(shè)計(jì)模式就搞定：裝飾器模式。
就是CoroutineContext上下文包裝的分發(fā)器Dispatchers對CoroutineContext的重新裝飾，使其具備不同的Dispatchers能力。
參考：
https://blog.csdn.net/u012165769/article/details/118488207
http://www.lxweimin.com/p/f54b01275228
參考：
https://www.modb.pro/db/211852
https://mp.weixin.qq.com/s/70wBBKwFFLb0X_zrsvNzDA
https://blog.csdn.net/jinking01/article/details/130520579
