官方文档: http://kotlinlang.org/docs/reference/coroutines.html
1.协程概念和作用(Coroutines)
自Kotlin 1.1起开始有协程(coroutines),但目前还是实验性功能(experimental)!
一些耗时操作(网络IO、文件IO、CPU/GPU密集型任务)会阻塞线程直到操作完成,
Kotlin的协程提供一种避免阻塞且更廉价可控的操作: 协程挂起(coroutine suspension),
协程将复杂异步操作放入底层库中,程序逻辑可顺序表达,以此简化异步编程,
该底层库将用户代码包装为回调/订阅事件,在不同线程(甚至不同机器)调度执行!
Kotlin的协程还能实现其它语言的异步机制(asynchronous mechanisms),
例如源于C#和ECMAScript(js)的async/await机制,
源于Go的channel/select机制,源于C#和Python的generators/yield机制!
2.线程阻塞和协程挂起的区别(Blocking VS Suspending)
协程是通过编译技术实现(不需要虚拟机VM/操作系统OS的支持),通过插入相关代码来生效！
与之相反,线程/进程是需要虚拟机VM/操作系统OS的支持,通过调度CPU执行生效!
线程阻塞的代价昂贵,
尤其在高负载时的可用线程很少,阻塞线程会导致一些重要任务缺少可用线程而被延迟!
协程挂起几乎无代价,无需上下文切换或涉及OS,
最重要的是,协程挂起可由用户控制:可决定挂起时发生什么,并根据需求优化/记录日志/拦截!
另一个不同之处是,协程不能在随机指令中挂起,只能在挂起点挂起(调用标记函数)!
3.挂起函数(Suspending functions)
当调用[suspend修饰的函数]时会发生协程挂起:
suspend fun doSomething(foo: Foo): Bar {
}
该函数称为挂起函数,调用它们可能挂起协程(如果调用结果已经可用,协程库可决定不挂起)
挂起函数能像普通函数获取参数和返回值,但只能在协程/挂起函数中被调用!
1.启动协程,至少要有一个挂起函数,通常是匿名的(即挂起lambda表达式),
一个简化的async函数(源自kotlinx.coroutines库)：
//async函数是一个普通函数(不是挂起函数)
//block参数有suspend修饰,是一个匿名的挂起函数(即挂起lambda表达式)
fun <T> async(block: suspend () -> T)
async {
//doSomething在挂起函数(挂起lambda)中被调用
doSomething(foo)
...
}
async {
...
//await()是挂起函数,该函数挂起一个协程,直到执行完成返回结果
val result = computation.await()
...
}
更多关于kotlinx.coroutines库(诸如async/await函数等)详细说明在github:
https://github.com/Kotlin/kotlinx.coroutines/blob/master/coroutines-guide.md
2.挂起函数不能在普通函数中被调用:
fun main(args: Array<String>) {
doSomething() //错误: 挂起函数不能在非协程中被调用
}
3.挂起函数可以是虚拟的,当覆盖它们时,必须指定suspend修饰符:
interface Base {
suspend fun foo()
}
class Derived: Base {
override suspend fun foo() {
}
}
4.协程内部机制原理(inner workings)
粗略地认识协程机制原理是相当重要的!
协程是通过编译技术实现(不需要虚拟机VM/操作系统OS的支持),通过插入相关代码来生效！
与之相反,线程/进程是需要虚拟机VM/操作系统OS的支持,通过调度CPU执行生效!
基本上,每个挂起函数都转换为状态机,对应于挂起调用;
在挂起协程前,下一状态和相关局部变量等被存储在编译器生成的类字段中;
在恢复协程时,状态机从下一状态进行并恢复局部变量！
一个挂起的协程可作为保存挂起状态和局部变量的对象,对象类型是Continuation,
在底层,挂起函数有一个Continuation类型的额外参数
关于协程工作原理的更多细节可查看:
https://github.com/Kotlin/kotlin-coroutines/blob/master/kotlin-coroutines-informal.md
5.协程的实验状态(Experimental status)
目前kotlin协程的设计是实验性,意味着将来的语法规则可能会改变！
在Kotlin 1.1中编译协程时,默认会出现一个警告:The feature "coroutines" is experimental.
要移出该警告,需要指定opt-in flag,详情查看:
http://kotlinlang.org/docs/diagnostics/experimental-coroutines.html
目前是实验状态,标准库中的协程API位于kotlin.coroutines.experimental包下;
当实验状态解除时,最终API会移动到kotlin.coroutines,而experimental包会被保留以向后兼容!
使用协程库应遵循的规范:
基于协程API的包添加“experimental”后缀(如com.example.experimental)
当协程的最终API发布时,请按以下步骤操作:
将所有协程API复制到com.example(没有experimental后缀);
保留experimental包向后兼容性.
6.协程的标准API(Standard APIs)
协程有三个主要组成部分:
语言支持(如上述的挂起函数);
Kotlin标准库中的底层核心协程API(low-level API);
在用户代码中直接使用的高级API(high-level API)
1.底层API(Low-level API): kotlin.coroutines
底层API相对较小,除了创建高级库外,不应该使用它!
由两个主要包组成:
//带有主要类型和原语
kotlin.coroutines.experimental
createCoroutine()
startCoroutine()
suspendCoroutine()
//带有更底层内在函数 如suspendCoroutineOrReturn
kotlin.coroutines.experimental.intrinsics
关于这些API的更多用法查看:
https://github.com/Kotlin/kotlin-coroutines/blob/master/kotlin-coroutines-informal.md
2.生成器API(Generators API)
该库中仅有的“应用程序级”函数:
buildSequence()
buildIterator()
这些函数实现了生成器,即提供一种廉价方法,构建惰性序列(lazy sequence):
yield()函数,构建惰性序列:
import kotlin.coroutines.experimental.*
fun main(args: Array<String>) {
val fibonacciSeq = buildSequence {
var a = 0
var b = 1
yield(1) //惰性生产1
while (true) {
yield(a + b)//惰性生产斐波那契数列
val tmp = a + b
a = b
b = tmp
}
}
//输出斐波纳契数列(Fibonacci) [1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21]
println(fibonacciSeq.take(8).toList())
}
一次惰性生产一个集合(或序列),可用yieldAll()函数:
import kotlin.coroutines.experimental.*
fun main(args: Array<String>) {
val lazySeq = buildSequence {
yield(0)
yieldAll(1..5)
}
//输出: 0 1 2 3 4 5
lazySeq.forEach { print("$it ") }
}
给SequenceBuilder类添加挂起扩展,为buildSequence()添加自定义yield函数:
import kotlin.coroutines.experimental.*
//添加自定义yield函数
suspend fun SequenceBuilder<Int>.yieldIfOdd(x: Int) {
if (x % 2 != 0) yield(x)
}
val lazySeq = buildSequence {
for (i in 1..10) yieldIfOdd(i)
}
fun main(args: Array<String>) {
//输出：1 3 5 7 9
lazySeq.forEach { print("$it ") }
}
3.其它高级API(Other high-level APIs)
kotlinx.coroutines库覆盖:
平台无关异步编程库: kotlinx-coroutines-core
包括支持select和类似Go的管道channel
JDK 8的CompletableFuture API：kotlinx-coroutines-jdk8
JDK 7及以上的非阻塞IO(NIO) API：kotlinx-coroutines-nio
支持Swing(kotlinx-coroutines-swing)和JavaFx(kotlinx-coroutines-javafx)
支持RxJava: kotlinx-coroutines-rx
关于kotlinx.coroutines库的更多说明查看:
https://github.com/Kotlin/kotlinx.coroutines/blob/master/coroutines-guide.md
简书：http://www.jianshu.com/p/7b575785097d
CSDN博客: http://blog.csdn.net/qq_32115439/article/details/74018755
GitHub博客：http://lioil.win/2017/06/30/Kotlin-coroutines.html
Coding博客：http://c.lioil.win/2017/06/30/Kotlin-coroutines.html