Kotlin协程教程（3）：操控协程

在之前的文章中，已经讲了如何启动协程、协程的作用域是如何组织和工作的以及各种协程构造器（builder）的特性。

本篇将讲解对协程的各种操作，包括挂起、取消、超时、切换上下文等。

挂起

fun main()  {
    runBlocking(Dispatchers.Default) {
        for (i in 0 .. 10) {
            println("aaaaa ${Thread.currentThread().name}")
            delay(1000) // 这是一个挂起函数
            println("bbbbb ${Thread.currentThread().name}")
        }
    }
}

delay就是一个挂起函数，挂起的意思是：非阻塞的暂停，与之对应的就是阻塞（的暂停）。比如线程的方法Thread.sleep就是一个阻塞的方法。关于阻塞还是非阻塞，可以简单的理解为：

• 阻塞就是cpu不执行后面的代码，需要某种通知告诉线程继续执行。
• 非阻塞就是cpu依然在执行线程的代码，非阻塞的暂停只是通过用户态的程序逻辑让代码块不执行而已。

用图来表示线程阻塞的情况应该是这样：

而在协程中，非阻塞的情况应该是这样：

可以看到，线程的阻塞，那这个线程就真的不去做事情了，必须等到被唤醒了，才会继续执行，在被唤醒之前，这个线程资源可以说就被浪费了，如果我有新的任务，就必须在启动一个新的线程来执行。

但是协程上的挂起，它会去寻找有没有需要执行的代码块，如果有，就拿来跑，这样就能更高效的利用线程资源。如果挂起后，也没有发现任何可以执行的代码块，同样的也会进入阻塞状态，这一点和线程是一样的。

在kotlin中，挂起函数只能在协程环境中使用。

等待与取消

等待一个协程执行完毕，和线程的API一致，使用join方法就可以了。

val job = launch {
    // ....
}

job.join()

如果需要返回值，也可以使用async来启动协程，使用await方法来等待完成，并取得返回值数据。

val job = async {
    // ....
}

job.await()

await和join都是挂起函数。

协程应该被实现为可以被取消的，调用Job的cancel方法可以取消。但是，如果我们写个while(true)的死循环怎么取消呢？

显然是取消不了的。

为了能让我们的协程逻辑能被取消，就需要使用到协程的一个属性isActive。

假设我们有一个协程是下载一个文件，我们想让它能被取消。它可能是这样：

val dlJob = launch {
    var isFinished = false
    while (!isFinished) {
        // download ...
        
        if (dlSize == totalSize) {
            isFinished = true
        }
    }
}

这样的话，这个协程是无法被取消的，它无法被外侧所操控，我们可以使用isActive来改写一下。

val dlJob = launch {
    var isFinished = false
    while (!isFinished && isActive) { // 注意这里
        // download ...

        if (dlSize == totalSize) {
            isFinished = true
        }
    }
}

只需要这样，就可以实现取消逻辑了。

问题也就随之而来，像打开网络连接，读写文件，总是需要去执行一些close的逻辑才是符合规范的，如果协程被取消，就直接退出了，要如何才能回收打开的资源呢？

如何回收资源

可以通过try{...}finally{...}进行回收资源，就像这样：

val dlJob = launch {
    try {
        var isFinished = false
        while (!isFinished && isActive) { // 注意这里
            // download ...

            if (dlSize == totalSize) {
                isFinished = true
            }
        }    
    } finally {
        // close something
    }
}

当job被取消后，finally方法里面依然会在最后被执行，可以在这里进行一些回收的操作。

超时

如果我们期望一个协程最多只能执行多少时间，超过这个时间就要被取消的时候，就可以使用超时逻辑，可以使用withTimeout函数来实现。

runBlocking(Dispatchers.Default) {

    try {
        // 只允许协程执行最多500毫秒
        val job = withTimeout(500) { 
            try {
                println("working 1")
                delay(1000)
                println("working 2")
            } finally {
                println("finally, I will do something")
            }
        }

        println("job $job") // 无法被执行到
    } catch (e: Throwable) {
        println("out coroutine $e")
    }

}

如果超时了，则会抛异常，并且，这个函数与runBlocking是一样的，都会阻塞当前线程。上面的代码中，协程外的print不会被执行到。

如果不想抛异常，可以使用另一个超时函数withTimeoutOrNull。

runBlocking(Dispatchers.Default) {

    try {
        // 只允许协程执行最多500毫秒
        val job = withTimeoutOrNull(500) {
            try {
                println("working 1")
                delay(1000)
                println("working 2")
            } finally {
                println("finally, I will do something")
            }
        }
    
        println("job $job") // 可以被执行到
    } catch (e: Throwable) {
        println("out coroutine $e")
    }

}

最终运行的结果是：

working 1
finally, I will do something
job null

切换上下文

如果我们期望协程的代码在不同的线程中来回跳转，可以使用withContext来实现。（emmmmm，这是什么场景的需求呢？）

newSingleThreadContext("Ctx1").use { ctx1 ->
    newSingleThreadContext("Ctx2").use { ctx2 ->
        runBlocking(ctx1) {
            log("Started in ctx1")
            withContext(ctx2) {
                log("Working in ctx2")
            }
            log("Back to ctx1")
        }
    }
}

这里直接照搬文档中的示例代码，最后输出的结果为：

[Ctx1 @coroutine#1] Started in ctx1
[Ctx2 @coroutine#1] Working in ctx2
[Ctx1 @coroutine#1] Back to ctx1

总结

以上就是操控协程的各种方法了。

挂起函数是协程中定义的概念，只能在协程中使用，挂起的含义是非阻塞的暂停，调度器会寻找需要运行的协程放到线程中去执行，如果找不到任何需要执行的协程，才会将线程阻塞。

协程是可以被取消的，任何系统提供的挂起函数内部都有取消的逻辑，如果自己的协程想要可以被取消，就必须通过isActive变量来编写逻辑。

取消后的协程总是会执行finally代码块，可以在这里进行一些资源回收的操作。

如果希望控制协程的工作时长，可以使用withTimeout来限制协程。

通过withContext函数来将逻辑切换到其他的线程上去。

之前的表格，就可以得到进一步的扩展了

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