如果英文較好，建議直接閱讀原文

譯文

什么是協(xié)程

基本上，coroutines是輕量級(jí)線程，它使得我們可以用串行的方式寫出異步的、非阻塞的代碼。

Android中如何導(dǎo)入Kotlin協(xié)程

根據(jù)Kotlin Coroutines Github repo，我們需要導(dǎo)入kotlinx-coroutines-core和kotlinx-coroutines-android（類似于RxJava的io.reactivex.rxjava2:rxandroid，該庫支持Android主線程，同時(shí)保證未捕獲的異常可以在應(yīng)用崩潰前輸出日志）。如果項(xiàng)目里使用了RxJava，可以導(dǎo)入kotlinx-coroutines-rx2來同時(shí)使用RxJava和協(xié)程，這個(gè)庫幫助將RxJava代碼轉(zhuǎn)為協(xié)程。

添加如下代碼導(dǎo)入

implementation 'org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-core:1.3.2'
implementation 'org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-android:1.3.2'
implementation "org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-rx2:1.3.2"

記得添加最新的Kotlin版本到根build.gradle：

buildscript {
    ext.kotlin_version = '1.3.50'
    repositories {
        jcenter()
        ...
    }
    ...
}

OK，準(zhǔn)備工作已就緒，讓我們開始吧～

內(nèi)容目錄

掛起函數(shù)（Suspending functions）
協(xié)程作用域（Coroutine scope）
(1) 自定義作用域（CoroutineScope）
(2) 主作用域（MainScope）
(3) 全局作用域（GlobalScope）
協(xié)程上下文（Coroutine context）
(1) 調(diào)度器（Dispatchers）
(2) 協(xié)程異常處理器（CoroutineExceptionHandler）
(3) 任務(wù)（Job）
— (3.1) 父-子層級(jí)（Parent-child hierarchies）
— (3.2) SupervisorJob v.s. Job
協(xié)程構(gòu)建器（Coroutine builder）
(1) launch
(2) async
協(xié)程體（Coroutine body）

協(xié)程基礎(chǔ)

先看看協(xié)程長啥樣：

CoroutineScope(Dispatchers.Main + Job()).launch {
  val user = fetchUser() // A suspending function running in the I/O thread.
  updateUser(user) // Updates UI in the main thread.
}

private suspend fun fetchUser(): User = withContext(Dispatchers.IO) {
  // Fetches the data from server and returns user data.
}

這段代碼在后臺(tái)線程拉取服務(wù)器數(shù)據(jù)，然后回到主線程更新UI.

1. 掛起函數(shù)（Suspending functions）

掛起函數(shù)是Kotlin協(xié)程中的特殊函數(shù)，用關(guān)鍵字suspend定義。掛起函數(shù)可以中斷（suspend）當(dāng)前協(xié)程的執(zhí)行，這意味著它一直等待，直到掛起函數(shù)恢復(fù)（resume）。因?yàn)檫@篇博客關(guān)注協(xié)程的基本概念， Android中的Kotlin協(xié)程-掛起函數(shù)將會(huì)討論更多細(xì)節(jié)

我們回過頭來看看上面的代碼，它可以分為4個(gè)部分：

suspend functions.png

2. 協(xié)程作用域（Coroutine scope）

為新協(xié)程定義一個(gè)作用域。每個(gè)協(xié)程構(gòu)建器都是CoroutineScope的拓展，繼承其coroutineContext以自動(dòng)傳遞上下文對(duì)象和取消。

所有的協(xié)程都在協(xié)程作用域里運(yùn)行，并接受一個(gè)CoroutineContext（協(xié)程上下文，后文詳述）作為參數(shù)。有幾個(gè)作用域我們可以使用：

(1) CoroutineScope

用自定義的協(xié)程上下文創(chuàng)建作用域。例如，根據(jù)我們的需要，指定線程、父job和異常處理器（the thread, parent job and exception handler）：

CoroutineScope(Dispatchers.Main + job + exceptionHandler).launch {
    ...
}

(2) MainScope

為UI組件創(chuàng)建一個(gè)主作用域。它使用SupervisorJob()，在主線程運(yùn)行，這意味著如果它的某個(gè)子任務(wù)（child job）失敗了，不會(huì)影響其他子任務(wù)。

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

(3) GlobalScope

這個(gè)作用域不跟任何任務(wù)（job）綁定。它用來啟動(dòng)頂級(jí)協(xié)程，這些協(xié)程可以運(yùn)行在整個(gè)的應(yīng)用生命周期，且永遠(yuǎn)不能取消。

3. 協(xié)程上下文（Coroutine context）

協(xié)程總是運(yùn)行在某個(gè)CoroutineContext類型的上下文中。協(xié)程上下文是一系列元素，用來指定線程策略、異常處理器、控制協(xié)程生命周期等。可以用+操作符將這些元素組合起來。

有3種最重要的協(xié)程上下文：調(diào)度器，協(xié)程異常處理器，任務(wù)（Dispatchers，CoroutineExceptionHandler，Job）

(1) 調(diào)度器（Dispatchers）

指定協(xié)程在哪個(gè)線程執(zhí)行。協(xié)程可以隨時(shí)用withContext()切換線程。

Dispatchers.Default

使用共享的后臺(tái)線程緩存池。默認(rèn)情況下，它使用的最大線程數(shù)等于CPU內(nèi)核數(shù)，但至少2個(gè)。這個(gè)線程看起來會(huì)像是Thread[DefaultDispatcher-worker-2,5,main].

Dispatchers.IO

跟Dispatchers.Default共享線程，但它數(shù)量受kotlinx.coroutines.io.parallelism限制，默認(rèn)最多是64個(gè)線程或CPU內(nèi)核數(shù)（其中的大值）。跟Dispatchers.Default一樣，線程看起來像Thread[DefaultDispatcher-worker-1,5,main].

Dispatchers.Main

等效于主線程。線程看起來像Thread[main,5,main].

Dispatchers.Unconfined

未指定特定線程的協(xié)程分發(fā)器。協(xié)程在當(dāng)前線程執(zhí)行，并讓協(xié)程恢復(fù)到對(duì)應(yīng)的suspending function用過的任意線程上。

CoroutineScope(Dispatchers.Unconfined).launch {
    // Writes code here running on Main thread.
    
    delay(1_000)
    // Writes code here running on `kotlinx.coroutines.DefaultExecutor`.
    
    withContext(Dispatchers.IO) { ... }
    // Writes code running on I/O thread.
    
    withContext(Dispatchers.Main) { ... }
    // Writes code running on Main thread.
}

(2) CoroutineExceptionHandler

處理未捕獲的異常。

一般的， 未捕獲異常只會(huì)從launch構(gòu)建器創(chuàng)建的協(xié)程中拋出. async構(gòu)建器創(chuàng)建的協(xié)程總是捕獲所有的異常，并在返回的Deferred對(duì)象中表示.

例子1：不能通過外層try-catch捕獲IOException()。不能用try-catch包圍整個(gè)協(xié)程作用域，否則應(yīng)用還是會(huì)崩潰。

try {
  CoroutineScope(Dispatchers.Main).launch {
    doSomething()
  }
} catch (e: IOException) {
  //  無法捕獲IOException()
  Log.d("demo", "try-catch: $e")
}

private suspend fun doSomething() {
  delay(1_000)
  throw IOException()
}

例子2：用CoroutineExceptionHandler捕獲IOException()。除CancellationException外的其他異常，如IOException()，將傳遞給CoroutineExceptionHandler。

// Handles coroutine exception here.
val handler = CoroutineExceptionHandler { _, throwable ->
  Log.d("demo", "handler: $throwable") // Prints "handler: java.io.IOException"
}

CoroutineScope(Dispatchers.Main + handler).launch {
  doSomething()
}

private suspend fun doSomething() {
  delay(1_000)
  throw IOException()
}

例子3：CancellationException()會(huì)被忽略。

如果協(xié)程拋出CancellationException，它將會(huì)被忽略（因?yàn)檫@是取消運(yùn)行中的協(xié)程的預(yù)期機(jī)制，所以該異常不會(huì)傳遞給CoroutineExceptionHandler）（譯注：不會(huì)導(dǎo)致崩潰）

// Handles coroutine exception here.
val handler = CoroutineExceptionHandler { _, throwable ->
  // Won't print the log because the exception is "CancellationException()".
  Log.d("demo", "handler: $throwable")
}

CoroutineScope(Dispatchers.Main + handler).launch {
  doSomething()
}

private suspend fun doSomething() {
  delay(1_000)
  throw CancellationException()
}

例子4：用invokeOnCompletion可以獲取所有異常信息。

CancellationException不會(huì)傳遞給CoroutineExceptionHandler，但當(dāng)該異常發(fā)生時(shí)，如果我們想打印出某些信息，可以使用invokeOnCompletion來獲取。

val job = CoroutineScope(Dispatchers.Main).launch {
  doSomething()
}

job.invokeOnCompletion {
    val error = it ?: return@invokeOnCompletion
    // Prints "invokeOnCompletion: java.util.concurrent.CancellationException".
    Log.d("demo", "invokeOnCompletion: $error")
  }
}

private suspend fun doSomething() {
  delay(1_000)
  throw CancellationException()
}

(3) Job

控制協(xié)程的生命周期。一個(gè)協(xié)程有如下狀態(tài)：

job狀態(tài).png

查詢job的當(dāng)前狀態(tài)很簡單，用Job.isActive。

狀態(tài)流圖是：

job狀態(tài)流圖.png

協(xié)程工作時(shí)job是active態(tài)的
job發(fā)生異常時(shí)將會(huì)變成cancelling. 一個(gè)job可以隨時(shí)用cancel方法取消，這個(gè)強(qiáng)制使它立刻變?yōu)閏ancelling態(tài)
當(dāng)job工作完成時(shí)，會(huì)變成cancelled態(tài)
父job會(huì)維持在completing或cancelling態(tài)直到所有子job完成。注意completing是一種內(nèi)部狀態(tài)，對(duì)外部來說，completing態(tài)的job仍然是active的。

(3.1) Parent-child hierarchies（父-子層級(jí)）

弄明白狀態(tài)后，我門還必須知道父-子層級(jí)是如何工作的。假設(shè)我們寫了如下代碼：

val parentJob = Job()
val childJob1 = CoroutineScope(parentJob).launch {
    val childJob2 = launch { ... }
    val childJob3 = launch { ... }
}

則其父子層級(jí)會(huì)長這樣：

job父子層級(jí).png

我們可以改變父job，像這樣：

val parentJob1 = Job()
val parentJob2 = Job()
val childJob1 = CoroutineScope(parentJob1).launch {
    val childJob2 = launch { ... }
    val childJob3 = launch(parentJob2) { ... }
}

則父子層級(jí)會(huì)長這樣：

job父子層級(jí)2.png

基于以上知識(shí)，我們需要知道如下一些重要概念：

父job取消將立即導(dǎo)致所有子job取消

val parentJob = Job()
CoroutineScope(Dispatchers.Main + parentJob).launch {
    val childJob = launch {
        delay(5_000)
        
        // This function won't be executed because its parentJob is 
        // already cancelled after 1 sec. 
        canNOTBeExcecuted()
    }
    launch {
        delay(1_000)
        parentJob.cancel() // Cancels parent job after 1 sec.
    }
}

當(dāng)某個(gè)子job因?yàn)槌?a target="_blank">CancellationException外的異常而失敗或取消時(shí)，會(huì)立刻導(dǎo)致所有父job和其他子job取消。但如果是CancellationException，則除該job的子job外的其他jobs不會(huì)受到影響。

例子1：如果拋出CancellationException，只有childJob1下的job被取消。

val parentJob = Job()
CoroutineScope(Dispatchers.Main + parentJob).launch {
  val childJob1 = launch {
    val childOfChildJob1 = launch {
      delay(2_000)
      // This function won't be executed since childJob1 is cancelled.
      canNOTBeExecuted()
    }
    delay(1_000)
    
    // Cancel childJob1.
    cancel()
  }

  val childJob2 = launch {
    delay(2_000)
    canDoSomethinghHere()
  }

  delay(3_000)
  canDoSomethinghHere()
}

例子2：如果某個(gè)子job拋出IOException，則所有關(guān)聯(lián)job都會(huì)被取消

val parentJob = Job()
val handler = CoroutineExceptionHandler { _, throwable ->
  Log.d("demo", "handler: $throwable") // Prints "handler: java.io.IOException"
}

CoroutineScope(Dispatchers.Main + parentJob + handler).launch {
  val childJob1 = launch {
    delay(1_000)
    // Throws any exception "other than CancellationException" after 1 sec.
    throw IOException() 
  }

  val childJob2 = launch {
    delay(2_000)
    // The other child job: this function won't be executed.
    canNOTBExecuted()
  }

  delay(3_000)
  // Parent job: this function won't be executed.
  canNOTBExecuted()
}

cancelChildren(): 父job可以取消它的所有子job（遞歸到它們的子job）而不取消自己。注意：如果一個(gè)job已取消，則它不能再作為父job運(yùn)行協(xié)程了。

如果我們用Job.cancel()，父job將會(huì)變成cancelled(當(dāng)前是Cancelling)，當(dāng)其所有子job都cancelled后，父job會(huì)成為cancelled態(tài)。

val parentJob = Job()
val childJob = CoroutineScope(Dispatchers.Main + parentJob).launch {
  delay(1_000)
  
  // This function won't be executed because its parent is cancelled.
  canNOTBeExecuted()
}

parentJob.cancel()

// Prints "JobImpl{Cancelling}@199d143", parent job status becomes "cancelling".
// And will be "cancelled" after all the child job is cancelled.
Log.d("demo", "$parentJob")

而如果我們用Job.cancelChildren()，父job將會(huì)變?yōu)锳ctive態(tài)，我們?nèi)匀豢梢杂盟鼇磉\(yùn)行其他協(xié)程。

val parentJob = Job()
val childJob = CoroutineScope(Dispatchers.Main + parentJob).launch {
  delay(1_000)
  
  // This function won't be executed because its parent job is cancelled.
  canNOTBeExecuted()
}

// Only children are cancelled, the parent job won't be cancelled.
parentJob.cancelChildren()

// Prints "JobImpl{Active}@199d143", parent job is still active.
Log.d("demo", "$parentJob")

val childJob2 = CoroutineScope(Dispatchers.Main + parentJob).launch {
  delay(1_000)
  
  // Since the parent job is still active, we could use it to run child job 2.
  canDoSomethingHere()
}

(3.2) SupervisorJob v.s. Job

supervisor job的子job可以獨(dú)立失敗，而不影響其他子job。

正如前文提到的，如果我們用Job()作為父job，當(dāng)某個(gè)子job失敗時(shí)將會(huì)導(dǎo)致所有子job取消。

val parentJob = Job()
val handler = CoroutineExceptionHandler { _, _ -> }
val scope = CoroutineScope(Dispatchers.Default + parentJob + handler)
val childJob1 = scope.launch {
    delay(1_000)
    // ChildJob1 fails with the IOException().
    throw IOException()
}

val childJob2 = scope.launch {
    delay(2_000)
    // This line won't be executed due to childJob1 failure.
    canNOTBeExecuted()
}

如果我們使用SupervisorJob()作為父job，則其中一個(gè)子job取消時(shí)不會(huì)影響其他子jobs。

val parentJob = SupervisorJob()
val handler = CoroutineExceptionHandler { _, _ -> }
val scope = CoroutineScope(Dispatchers.Default + parentJob + handler)
val childJob1 = scope.launch {
    delay(1_000)
    // ChildJob1 fails with the IOException().
    throw IOException()
}

val childJob2 = scope.launch {
    delay(2_000)
    // Since we use SupervisorJob() as parent job, the failure of
    // childJob1 won't affect other child jobs. This function will be 
    // executed.
    canDoSomethinghHere()
}

4. 協(xié)程構(gòu)建器（Coroutines Builder）

(1) launch

啟動(dòng)一個(gè)新協(xié)程，不會(huì)阻塞當(dāng)前線程，返回一個(gè)指向當(dāng)前協(xié)程的Job引用。

(2) async and await

async協(xié)程構(gòu)建器是CoroutineScope的拓展方法。它創(chuàng)建一個(gè)協(xié)程，并以Deferred實(shí)現(xiàn)來返回它的未來結(jié)果，這是一個(gè)非阻塞的可取消future——一個(gè)帶結(jié)果的Job。

Async協(xié)程搭配await使用：不阻塞當(dāng)前線程的前提下持續(xù)等待結(jié)果，并在可延遲的任務(wù)完成后恢復(fù)（resume），返回結(jié)果，或者如果deferred被取消了，拋出相應(yīng)的異常。

下列代碼展示了兩個(gè)suspending functions的串行調(diào)用。在fetchDataFromServerOne()和fetchDataFromServerTwo()中，我們做了一些耗時(shí)任務(wù)，分別耗時(shí)1秒。在launch構(gòu)建器里調(diào)用它們，會(huì)發(fā)現(xiàn)最終的耗時(shí)是它們的和：2秒。

override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
  ...

  val scope = MainScope()
  scope.launch {
    val time = measureTimeMillis {
      val one = fetchDataFromServerOne()
      val two = fetchDataFromServerTwo()
      Log.d("demo", "The sum is ${one + two}")
    }
    Log.d("demo", "Completed in $time ms")
  }
}

private suspend fun fetchDataFromServerOne(): Int {
  Log.d("demo", "fetchDataFromServerOne()")
  delay(1_000)
  return 1
}
  
private suspend fun fetchDataFromServerTwo(): Int {
  Log.d("demo", "fetchDataFromServerTwo()")
  delay(1_000)
  return 2
}

日志是：

2019-12-09 00:00:34.547 D/demo: fetchDataFromServerOne()
2019-12-09 00:00:35.553 D/demo: fetchDataFromServerTwo()
2019-12-09 00:00:36.555 D/demo: The sum is 3
2019-12-09 00:00:36.555 D/demo: Completed in 2008 ms

耗時(shí)是兩個(gè)suspending functions延時(shí)的和。該協(xié)程在fetchDataFromServerOne()結(jié)束前會(huì)中斷（suspend），然后執(zhí)行fetchDataFromServerTwo()。

如果我們想同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)方法以減少耗時(shí)呢？Async閃亮登場！Async和launch很像。它啟動(dòng)一個(gè)可以和其他協(xié)程同時(shí)運(yùn)行的新協(xié)程，返回Deferred引用——一個(gè)帶返回值的Job。

public interface Deferred<out T> : Job {
  public suspend fun await(): T
  ...
}

在Deferred上調(diào)用await()獲取結(jié)果，例如：

override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
  ...
  
  val scope = MainScope()
  scope.launch {
    val time = measureTimeMillis {
      val one = async { fetchDataFromServerOne() }
      val two = async { fetchDataFromServerTwo() }
      Log.d("demo", "The sum is ${one.await() + two.await()}")
    }
    
    // Function one and two will run asynchrously,
    // so the time cost will be around 1 sec only. 
    Log.d("demo", "Completed in $time ms")
  }
}

private suspend fun fetchDataFromServerOne(): Int {
  Log.d("demo", "fetchDataFromServerOne()")
  delay(1_000)
  return 1
}

private suspend fun fetchDataFromServerTwo(): Int {
  Log.d("demo", "fetchDataFromServerTwo()")
  Thread.sleep(1_000)
  return 2
}

日志是：

2019-12-08 23:52:01.714 D/demo: fetchDataFromServerOne()
2019-12-08 23:52:01.718 D/demo: fetchDataFromServerTwo()
2019-12-08 23:52:02.722 D/demo: The sum is 3
2019-12-08 23:52:02.722 D/demo: Completed in 1133 ms

5. 協(xié)程體（Coroutine body）

在CoroutineScope中運(yùn)行的代碼，包括常規(guī)函數(shù)或掛起函數(shù)——掛起函數(shù)在結(jié)束前會(huì)中斷協(xié)程，下篇博客將會(huì)詳述。

今天就到這里啦。下篇博客將會(huì)深入介紹掛起函數(shù)及其用法。 Android中的Kotlin協(xié)程-掛起函數(shù).

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（譯）Android中的Kotlin協(xié)程-基礎(chǔ)

（譯）Android中的Kotlin協(xié)程-基礎(chǔ)

譯文

什么是協(xié)程

Android中如何導(dǎo)入Kotlin協(xié)程

內(nèi)容目錄

協(xié)程基礎(chǔ)

1. 掛起函數(shù)（Suspending functions）

2. 協(xié)程作用域（Coroutine scope）

(1) CoroutineScope

(2) MainScope

(3) GlobalScope

3. 協(xié)程上下文（Coroutine context）

(1) 調(diào)度器（Dispatchers）

Dispatchers.Default

Dispatchers.IO

Dispatchers.Main

Dispatchers.Unconfined

(2) CoroutineExceptionHandler

(3) Job

(3.1) Parent-child hierarchies（父-子層級(jí)）

(3.2) SupervisorJob v.s. Job

4. 協(xié)程構(gòu)建器（Coroutines Builder）

(1) launch

(2) async and await

5. 協(xié)程體（Coroutine body）

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（譯）Android中的Kotlin協(xié)程-基礎(chǔ)

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什么是協(xié)程

Android中如何導(dǎo)入Kotlin協(xié)程

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協(xié)程基礎(chǔ)

1. 掛起函數(shù)（Suspending functions）

2. 協(xié)程作用域（Coroutine scope）

(1) CoroutineScope

(2) MainScope

(3) GlobalScope

3. 協(xié)程上下文（Coroutine context）

(1) 調(diào)度器（Dispatchers）

Dispatchers.Default

Dispatchers.IO

Dispatchers.Main

Dispatchers.Unconfined

(2) CoroutineExceptionHandler

(3) Job

(3.1) Parent-child hierarchies（父-子層級(jí)）

(3.2) SupervisorJob v.s. Job

4. 協(xié)程構(gòu)建器（Coroutines Builder）

(1) launch

(2) async and await

5. 協(xié)程體（Coroutine body）

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