Android中如何正确使用协程（Coroutine）
Kotlin 协程（Coroutine）是一种轻量级的并发编程工具，在 Android 中尤为重要。它简化了异步任务的处理，使得代码更加简洁、可读且避免了回调地狱。在接下来系列的博客中，我们将介绍如何在 Android 中正确使用协程，并深入探讨协程的各种操作符（builders、scope、suspend 函数、launch、async 等）。
一、什么是协程？
协程是 Kotlin 的一种轻量级线程。它们与普通的线程不同，可以在一个线程中启动多个协程，协程之间的切换是非阻塞的。协程的运行效率高，并且能够简化复杂的异步代码流程。
这句话很重要哦：协程本质上是Kotlin语言包装的线程框架
1.1 协程的优势
- 轻量：与线程相比，协程的创建和切换开销极低。可以在一个线程内启动成千上万个协程。
- 可取消：协程可以被取消，这是异步任务处理中很重要的特性。
- 简化异步代码：协程将异步任务转换为顺序代码，避免了复杂的回调逻辑。
二、协程的基本构造器（Builders）
Kotlin 提供了几种主要的协程构造器：launch、async、runBlocking 等，每个构造器都有其特定的用途。
2.1 launch
launch 是最常用的协程构造器，它会启动一个新的协程并且不会返回任何结果，适用于不需要返回值的异步操作，如在后台执行一些任务。
val job = CoroutineScope(Dispatchers.IO).launch {
// 在后台线程执行
performLongRunningTask()
}
特点：
- 不会返回结果。
launch返回的是一个Job，可以用来取消任务。
2.2 async
async 用于执行并行任务并返回结果。它和 launch 的区别在于 async 会返回一个 Deferred，这是一个延迟计算的值，通过 await() 可以获取执行结果。
val result = CoroutineScope(Dispatchers.IO).async {
// 返回计算结果
performLongRunningCalculation()
}.await()
特点：
- 返回一个
Deferred对象，用于异步返回值。 - 可以在多个
async中并发执行任务，并通过await来等待结果。
2.3 runBlocking
runBlocking 是一个阻塞当前线程的协程构造器，它通常只在测试或者 main 函数中使用，避免在 Android 主线程中使用它。
runBlocking {
val result = performNetworkRequest()
println(result)
}
特点：
- 阻塞当前线程，直到协程完成。
- 在 Android 中避免使用
runBlocking，因为它会阻塞主线程。
三、协程上下文和调度器（Dispatchers）
协程调度器定义了协程在什么线程中执行。Kotlin 为协程提供了以下几种调度器：
3.1 Dispatchers.Main
Dispatchers.Main 用于更新 UI，因为它运行在 Android 的主线程中。
CoroutineScope(Dispatchers.Main).launch {
// 在主线程中执行任务
updateUI()
}
3.2 Dispatchers.IO
Dispatchers.IO 专门用于 I/O 操作，如网络请求、数据库查询等，这些操作通常需要在后台线程中执行。
CoroutineScope(Dispatchers.IO).launch {
// 执行网络请求或数据库操作
val result = performNetworkRequest()
}
3.3 Dispatchers.Default
Dispatchers.Default 适用于 CPU 密集型任务，例如复杂计算等。
CoroutineScope(Dispatchers.Default).launch {
// 执行密集型计算
val result = performHeavyCalculation()
}
3.4 Dispatchers.Unconfined
Dispatchers.Unconfined 不指定任何线程，它会在调用它的线程上启动协程，但只会持续到第一个挂起点。
CoroutineScope(Dispatchers.Unconfined).launch {
// 随着挂起函数的切换，可能会在不同线程执行
log("Start")
delay(1000)
log("End")
}
四、挂起函数（Suspend Functions）
挂起函数（suspend）是协程中最重要的概念之一。它们可以在协程中被调用，并在必要时“挂起”协程而不阻塞线程。当挂起的操作完成后，协程将继续执行。
suspend fun performNetworkRequest(): String {
delay(1000) // 模拟网络请求延迟
return "Request Result"
}
特点：
- 只能在协程或者另一个挂起函数中调用。
- 允许执行长时间运行的任务而不阻塞主线程。
五、协程作用域（Scope）和 Job 取消操作
协程作用域（CoroutineScope）用于控制协程的生命周期。Android 中常用的协程作用域有 GlobalScope 和基于 ViewModel 的 viewModelScope。
5.1 GlobalScope
GlobalScope 会启动一个顶层协程，它的生命周期和整个应用一样长，容易引发内存泄漏，因此不推荐使用。
GlobalScope.launch {
// 执行长期后台任务
}
5.2 viewModelScope
viewModelScope 是 Android 提供的一个用于 ViewModel 的协程作用域，协程会在 ViewModel 销毁时自动取消，非常适合执行与 UI 相关的任务。
class MyViewModel : ViewModel() {
fun fetchData() {
viewModelScope.launch {
val result = performNetworkRequest()
// 更新 LiveData 或 State
}
}
}
5.3 Job 的取消与超时
协程是可以被取消的。每个 launch 或 async 返回的都是一个 Job，可以调用 job.cancel() 取消协程。
val job = CoroutineScope(Dispatchers.IO).launch {
performNetworkRequest()
}
job.cancel() // 取消协程
协程还可以设置超时时间，使用 withTimeout 来取消超时任务：
try {
withTimeout(5000) { // 设置5秒超时
performNetworkRequest()
}
} catch (e: TimeoutCancellationException) {
println("任务超时")
}
六、协程的其他操作符
6.1 withContext
withContext 用于切换协程上下文，它可以在协程中从一个调度器切换到另一个调度器。
suspend fun performTask() {
withContext(Dispatchers.IO) {
// 在后台线程执行
}
withContext(Dispatchers.Main) {
// 回到主线程更新UI
}
}
6.2 repeat
repeat 用于在协程中多次重复执行一个任务。
launch {
repeat(5) {
delay(1000)
println("Repeated $it")
}
}
七、正确使用协程的最佳实践
-
避免在
Activity或Fragment中使用GlobalScope：使用GlobalScope启动的协程生命周期与应用一样长，容易引发内存泄漏。推荐使用lifecycleScope或viewModelScope。 -
确保协程的取消机制：在涉及长时间运行任务的场景中，确保正确地处理协程的取消，以避免不必要的资源占用。
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合理使用调度器：网络请求和数据库操作应该使用
Dispatchers.IO，UI 操作应使用Dispatchers.Main，而密集计算则应使用Dispatchers.Default。 -
使用
suspend函数简化异步代码：将复杂的异步操作封装在挂起函数中，确保代码的可读性和简洁性。
八、总结
通过合理地使用协程构造器、调度器、作用域以及取消机制，我们可以编写出更简洁、可维护的代码。掌握协程的各类操作符并将它们应用在实际项目中，你将会显著提高代码的可读性和效率。
