秒懂Kotlin之小白都看的懂的协程教程(part1)

超、凢脫俗 2021-06-10 20:40 249阅读 0赞

# 前言 #

使用kotlin有一段时间了，但在自己入门协程的时苦于小白一看就懂的资料太少，入门很艰难。所以俺就暗暗下决心一定要以一贯的秒懂作风填补上国内这个空白，一来可以帮助我们可爱的猿猿们，二来也可以加深自己对协程的理解。至于更加高级的用法，那就是入门后的修炼了，能练到第几层全凭天赋和努力了…

阅读本文后你会有如下收获：

*  对协程有一个清楚的理解，认识可能不太深刻，但是你会非常清楚，至于深度就需要靠你后天发育了。
 *  清楚协程用来解决什么问题
 *  掌握kotlin协程的入门用法
 *  增强你的求学信心

# 简介 #

要学习协程，首先应该明白它是用来解决什么问题的？其次要明白它到底是什么？最后才是基于某种语言的实现和使用方法。再次强调一下，知道使用某个知识来解决某个问题，比掌握了这个知识而不知道其有什么用更加重要！

## 协程解决什么问题 ##

简单来说：协程主要用来解决异步编程问题。

**异步编程**是一个非常大的话题，简单来说就是**不阻塞程序**。大白话就是**别卡**，我们现在干什么都怕卡：打游戏怕卡、听音乐怕卡、看电影怕卡、秒杀商品怕卡…。从上古时期程序员鼻祖就已经在和它缠斗了，经过几代程序员的努力发展出了几个对付它的大招：

*  Threading 多线程
 *  Callbacks 回调
 *  Futures, Promises 这两个一般不翻译
 *  Reactive Extensions Rx系列， 例如rxjava
 *  Coroutines 协程

以上方法的详情可以参考[Asynchronous Programming Techniques][]

有的同学产生了好奇：当我手机网络不好时，我的微信页面上一直在转菊花，这是不是由于腾讯码农太菜没有使用异步编程导致的呢？腾讯码农：纳尼？屏幕上不是有个菊花在转嘛，哪里卡了？难不成还的给你放一段提前下载好的日本小电影？你还说你喜欢欧美的？就一菊花，爱看不看…

## 什么是协程 ##

先上个比较学术的定义吧，如果只是为了应用而理解的话，我觉得还是后面白话解释更适合：

> 协程就像非常轻量级的线程。线程是由系统调度的，线程切换或线程阻塞的开销都比较大。而协程依赖于线程，但是协程挂起时不需要阻塞线程，几乎是无代价的，协程是由开发者控制的。所以协程也像用户态的线程，非常轻量级，一个线程中可以创建任意个协程

Coroutines = Co + Routines , Co是Cooperation，即协作；Routines 的意思是Functions，即方法。连起来就是多个方法互相协作来完成一个任务,这些方法可以被暂停（suspend）也可以被恢复（resume）。协程其是以线程为基础的，可以看做是一个线程的**管理框架**。

协程最初被提出是在20世纪60年代，我的妈呀可真够久远的，可以说是IT上古时期的产物了，此时就连大名鼎鼎的**C**语言还没出生呢。当时协程之所有市场主要是因为计算机操作系统调度算法不成熟，没有发展出抢占式调度算法，而主要使用协作式算法，再加上不支持多线程的缺陷，使得协程找到了自己的位置。计算机一次只能干一件事，假设你现在要一边听音乐（TaskA）一边敲代码（TaskB），那最好的做法就是执行一会A，然后让出执行时间给B，执行一会B再把CPU时间让给A。那要是A突然有一天发疯不配合，老子今天就是不配合，就是不让出执行时间，那么B任务肯定被阻塞了，就是卡了。。。

所以A和B就好比两个**Routines**，需要**Cooperation** 来共同完成一个任务，简称**Coroutines**。后来抢占式算法加上多线程的出现，协程就被打入冷宫了，这一打就是50多年啊，最近几年由于多线程高并发中存在的一些问题，例如线程太重了，而且很多时候还不够用，它又换发了第二春。

### 实例 ###

让我们举个程序上的例子吧，毕竟你是程序猿，代码才是你最好的语言

有个方法`getAndShowName()`作用为：调用网络Api然后将内容打印出出来，如下所示

suspend fun getAndShowName(){
    	val name=  requestApi()
    	changeUi(name)
    }

调用

getAndShowName()
    doOtherTask()

因为网络请求`requestApi()`是耗时操作，如果同步执行的话程序会被阻塞，因为`changeUi(name)`要等`requestApi()`的结果返回才能继续执行，`changeUi(name)`等结果是正常的，因为有依赖，但是`getAndShowName()`下面的`doOtherTask()`不依赖`getAndShowName()`结果，所以不应该被阻塞。

协程是这么干的：当执行到`requestApi()`时，发现是耗时方法，就把包含它的`getAndShowName()`方法suspend，让线程去执行其后面的内容，当网络请求完成后再resume方法`getAndShowName()`继续执行其里面的 `changeUi()`方法，给人的感觉就是代码就这么顺序执行下来了…

## 优势 ##

*  可以以同步的方式写异步代码
 *  轻量级，在服务器端表现的非常抢眼，但是在客户端，例如Android，中意义一般
 *  编程模型和API和普通方法一样。  
    这一点我非常喜欢，不用学习新的东西，却掌握了一种新的技能，想想你入门RxJava时候那个痛苦，大部分人现在也没有完全掌握RxJava的那些API.

# Kotlin中的协程 #

在理解了上面的内容后，就是Kotlin协程登场的时候了：

## 基本概念 ##

要想上手Kotlin协程必须清楚几个概念

*  **协程scope**  
    协程代码都必须包含在一个范围内，就好比说：只有在这个圈里可以使用协程。这个scope用于跟踪管理其内部的协程。
    
    例如：协程标准库中的`GlobalScope` 、Android的`viewModelScope`
 *  **协程builder**  
    其协程代码与非协程代码的桥梁。其负责在非协程代码里启动协程，即在协程scope里build一个协程代码块
    
    例如：`launch`与`async`
 *  **协程dispatcher**  
    它负责具体执行线程。使用协程builder构建了协程后，总的有人去执行啊，这个任务就是由dispatcher完成的，它会调度线程来运行协程代码。
    
    例如：`Dispatchers.Default`、`Dispatchers.IO`，`Dispatchers.Main`

清楚以上3个概念就可以轻松上手协程写代码了，一段协程代码，以上3个角色缺一不可。

## 协程初体验 ##

我第一次写协程代码的的时的切身体验是这样的：老子要写协程了…咦，我日，怎么写呢？就是完全不知道怎么下笔那种感觉，看了一堆别人的博客，还是迷迷糊糊…

所以我现在要分步骤教你如何下笔，等你真的入门了，后天发育全看你的操作骚不骚了…

其实写一个协程就简单的**3**步：

**第一步**：找一个协程scope，自己定义（实现`CoroutineScope`接口）或者使用库中已经提供的。

我这里使用Android jetpack中的`viewModelScope`

**第二步**：选择一个协程builder

我这里选择`launch`

**第三步**：选择一个协程dispatcher

我这里选择`Dispatchers.IO`

**在scope实例上调用builder，将dispatcher作为builder的参数即可**

viewModelScope.launch(Dispatchers.IO) {
            //这里可以调用suspend函数，也可以调用普通函数
                val name=  requestApi()
                changeUi(name)
         }

就这样我就构建并启动了一个协程，我们可以在里面执行协程方法了，就是那些使用`suspend`标记的普通方法。

//耗时网络请求
    suspend fun requestApi():String{
        delay(2_000)
        return "ShuSheng007"
    }
    
    fun changeUi(name:String){
        println("欢迎：$name")
    }

难吗？so easy 有没有？让我们按照上面的步骤在Android中演示一下：

## 协程在Android中的实战 ##

我们在android中使用kotlin协程实现一个获取网络数据并展示的一个小Demo。

先看一下效果图，从网络上获取信息并展示，同时不阻塞UI动画。

![在这里插入图片描述][20201024173622252.gif_pic_center]

第一步：引入协程相关的库

//协程相关
        implementation "org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-core:1.3.9"
        implementation "org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-android:1.3.9"
    
        //viewModel
        implementation "androidx.lifecycle:lifecycle-viewmodel-ktx:2.2.0"

第二步：在ViewModel中编写网络请求

class CoroutinesViewModel : ViewModel() {
        //用于更新UI
        val nameLiveData = MutableLiveData<String>()
    
         //Main-safe， 意味着可以直接从UI线程启动
        fun checkTheWomen() {
             // Dispatchers.Main可以省略
            viewModelScope.launch(Dispatchers.Main) {
                //这块指定网络请求使用IO线程
                val name = withContext(Dispatchers.IO) {
                    searchFromNet()
                }
                nameLiveData.value = name
            }
        }
    
        //耗时网络请求
        private suspend fun searchFromNet(): String {
            Log.d("coroutine","searchFromNet: ${Thread.currentThread().name}")
            delay(3_000)
            return "ShuSheng007媳妇"
        }
    }

第三步：在Activity中发起请求

class CoroutinesActivity : AppCompatActivity() {
    
        private lateinit var viewModel: CoroutinesViewModel
        private lateinit var tvWomanName: TextView
        private lateinit var btnSearch: Button
    
        override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
            ...
            viewModel = ViewModelProvider(this).get(CoroutinesViewModel::class.java)
            ...
    
            viewModel.nameLiveData.observe(this) {
                //当网络请求结果回来后更新UI
                tvWomanName.text = it
                ...
            }
            btnSearch.setOnClickListener {
                //从UI线程发起网络请求
                viewModel.checkTheWomen()
                ...
                //播放图片动画，证明UI没有被阻塞
                animateImage(findViewById<ImageView>(R.id.img_my_wife))
            }
        }
    
        fun animateImage(img: ImageView) {
             ...
        }
    }

让我复盘一下这个简单的程序是如何执行的，因为这真的太重要了，理解了这块，后期发展就会顺利很多。

1.  点击查询按钮，在UI线程调用`checkTheWomen()` 并发起UI动画，如果此方法是同步的话，UI动画会被阻塞
2.  `checkTheWomen()`启动协程，并在IO线程上调用方法`searchFromNet()`，由于其是是`suspend`的，随即在UI线程上被挂起，UI线程继续去执行动画
3.  在UI线程上挂起的方法`searchFromNet()`找了一条IO线程执行网络请求，执行完后带着结果被在UI线程上恢复执行
4.  于是在UI线程上设置LiveData，通知到Activity去更新那个名字

可以看到在Android中使用协程非常的简单舒服，因为Android主推kotlin，主推协程，通过Jetpack项目一切都给你整的明明白白的…

[Asynchronous Programming Techniques]: https://kotlinlang.org/docs/tutorials/coroutines/async-programming.html
[20201024173622252.gif_pic_center]: /images/20210527/773e37cf389449a48f4b1a32befdbe20.png