Kotlin协程

Kotlin协程

Kotlin协程是Kotlin语言提供的一种轻量级并发编程解决方案，它简化了异步编程和并发操作的管理。协程允许开发者以顺序的方式编写异步代码，同时保持高效的资源利用。

1. 概述

Kotlin协程基于以下核心概念：

**轻量级线程**：比传统线程更高效，可创建数千个协程而不会导致性能问题
**挂起函数**：使用`suspend`关键字标记，可以在不阻塞线程的情况下暂停执行
**结构化并发**：提供明确的生命周期管理和错误传播机制
**协程上下文**：定义协程执行的环境，包括调度器、异常处理器等

1. 基本用法

1. 1. 启动协程

Kotlin提供了几种启动协程的方式：

// 使用GlobalScope启动协程(不推荐在生产代码中使用)
GlobalScope.launch {
    // 协程体
    fetchData()
}

// 推荐的方式：使用CoroutineScope
val scope = CoroutineScope(Dispatchers.Main)
scope.launch {
    // 在主线程执行的协程
    val result = fetchData()
    updateUI(result)
}

1. 1. 挂起函数

挂起函数是协程的核心构建块：

suspend fun fetchData(): String {
    return withContext(Dispatchers.IO) {
        // 模拟网络请求
        delay(1000) // 非阻塞延迟
        "数据加载完成"
    }
}

1. 协程调度器

Kotlin提供了几种预定义的调度器：

**Dispatchers.Main**：Android主线程
**Dispatchers.IO**：适合I/O密集型操作
**Dispatchers.Default**：适合CPU密集型操作
**Dispatchers.Unconfined**：不限定特定线程

1. 结构化并发

Kotlin协程通过结构化并发管理协程生命周期：

class MyActivity : AppCompatActivity(), CoroutineScope by MainScope() {
    
    override fun onDestroy() {
        super.onDestroy()
        cancel() // 取消所有子协程
    }
    
    fun loadData() {
        launch {
            try {
                val data = fetchData()
                showData(data)
            } catch (e: Exception) {
                showError(e)
            }
        }
    }
}

1. 协程与Android应用

在Android开发中，协程常用于以下场景：

1. **网络请求**：替代回调或RxJava 2. **数据库操作**：Room数据库支持协程 3. **UI更新**：在主线程安全地更新UI 4. **并行任务**：使用`async/await`模式

示例：结合ViewModel使用协程

class MyViewModel : ViewModel() {
    private val repository = DataRepository()
    
    val data = liveData {
        emit(Resource.loading())
        try {
            emit(Resource.success(repository.fetchData()))
        } catch (e: Exception) {
            emit(Resource.error(e))
        }
    }
}

1. 高级特性

1. 1. 协程上下文

可以自定义协程上下文：

val customDispatcher = Executors.newFixedThreadPool(4).asCoroutineDispatcher()
val exceptionHandler = CoroutineExceptionHandler { _, exception ->
    println("协程异常: $exception")
}

val customContext = customDispatcher + exceptionHandler

1. 1. 通道(Channel)

协程间的通信机制：

val channel = Channel<Int>()

launch {
    for (x in 1..5) channel.send(x)
    channel.close()
}

launch {
    for (y in channel) println(y)
}

1. 1. 流(Flow)

异步数据流处理：

fun fetchItems(): Flow<Item> = flow {
    for (i in 1..10) {
        delay(100)
        emit(Item(i))
    }
}

launch {
    fetchItems()
        .filter { it.id % 2 == 0 }
        .collect { item -> println(item) }
}

1. 性能优势

Kotlin协程相比传统线程的优势：

**内存占用低**：协程栈可复用，创建成本低
**调度高效**：协程切换不涉及操作系统线程切换
**资源可控**：通过调度器限制并发数量
**错误处理**：结构化并发简化错误传播

1. 常见问题

1. 1. 协程与线程的区别

| 特性 | 协程 | 线程 | |------|------|------| | 创建成本 | 低 | 高 | | 切换开销 | 小 | 大 | | 并发数量 | 数千 | 数百 | | 调度方式 | 协作式 | 抢占式 | | 内存占用 | 几十KB | 几MB |

1. 1. 协程泄漏

协程泄漏常见原因：

忘记取消不再需要的协程
在已销毁的Activity/Fragment中继续运行协程
持有外部对象的强引用

解决方案：

使用结构化并发
实现CoroutineScope接口
使用viewModelScope或lifecycleScope

1. 最佳实践

1. **避免GlobalScope**：使用自定义作用域 2. **正确处理异常**：使用CoroutineExceptionHandler 3. **合理选择调度器**：根据任务类型选择 4. **测试协程代码**：使用TestCoroutineDispatcher 5. **结合LiveData使用**：使用liveData构建器

1. 相关库

**kotlinx.coroutines**：官方协程库
**Room**：支持协程的数据库库
**Retrofit**：支持协程的网络库
**WorkManager**：支持协程的后台任务调度

1. 参见