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【译】第一次走进 Android 中的 Kotlin 协程

本文提取并改编自最近更新的 Kotlin for Android Developers 一书。

协程是 Kotlin 1.1 引入的最牛逼的功能。他们确实很棒,不但很强大,而且社区仍然在挖掘如何使他们得到更加充分的利用。

简单来说,协程是一种按序写异步代码的方式。你可以一行一行地写代码,而不是到处都有乱七八糟的回调。有的还将会有暂停执行然后等待结果返回的能力。

如果你以前是 C# 程序员,async/await 是最接近的概念。但是 Kotlin 中的协程功能更强大,因为他们不是一个特定想法的实现,而是一个语言级别的功能,可以有多种实现去解决各种问题

你可以编写自己的实现,或者使用一个 Kotlin 团队和其他独立开发者已经构建好的实现。

你要明白协程在 Kotlin 1.1 中是一个实验性的功能。这意味着当前实现在将来可能会改变,尽管旧的实现仍将被支持,但你有可能想迁移到新的定义上。如我们稍后将见,你需要去选择开启这个特性,否则在使用的时候会有警告。

这也意味着你应该将本文视为一个(协程)可以做些什么的示例而不是一个经验法则。未来几个月可能会有很大变动。


理解协程如何工作

本文旨在让你了解一些基本概念,会用一个现有的库,而不是去自己去实现一个。但我认为重要的是了解一些内部原理,这样你就不会盲目使用了。

协程基于暂停函数的想法:那些函数被调用之后可以终止(程序)执行,一旦完成他们自己的任务之后又可以让他(程序)继续执行。

暂停函数用保留关键字 suspend 来标记,而且只能在其他暂停函数或协程内部被调用。

这意味着你不能随便调用一个暂停函数。需要有一个包裹函数来构建协程并提供所需的上下文。类似这样的:

fun <T> async(block: suspend () -> T)复制代码

我并不是在解释如何实现上述方法。那是一个复杂的过程,不在本文范围内,并且大多情况下已经有多种实现好的方法了。

如果你确实有兴趣实现自己的,你可以读一下 coroutines Github 中所写的规范。你仅需要知道的是:方法名字可以随意取,至少有一个暂停块做为参数。

然后你可以实现一个暂停函数并在块中调用:

suspend fun mySuspendingFun(x: Int) : Result {
 …
}

async {
 val res = mySuspendingFun(20)
 print(res)
}复制代码

协程是线程吗?不完全是。他们的工作方式相似,但是(协程)更轻量、更有效。你可以有数以百万的协程运行在少量的几个线程中,这打开了一个充满可能性的世界。

使用协程功能有三种方式:

  • 原始实现:意思是创建你自己的方式去使用协程。这非常复杂并且通常不是必要的。
  • 底层实现: Kotlin 提供了一套库,解决了一些最难的部分并提供了不同场景下的具体实现,你可以在 kotlinx.coroutines 仓库中找到这些库,比如说: one for Android
  • 高级实现:如果你只是想要一个可以提供一切你所需的解决方案来开始马上使用协程的话,有几个库可以使用,他们为你做了所有复杂的工作,并且(库的)数量在持续增长。我推荐 Anko,他提供了一个可以很好的工作在 Android 上的方案,有可能你已经很熟悉了。

使用 Anko 实现协程

自从 0.10 版本以来,Anko 提供了两种方法以在 Android 上使用协程。

第一种与我们在上面的例子中看到的非常相似,和其他的库所做的也类似。

首先,你需要创建一个可以调用暂停函数的异步块

async(UI) {
 …
}复制代码

UI参数是 async 块的执行上下文。

然后你可以创建在后台线程中执行的块,将结果返回给UI线程。那些块以 bg 方法定义:

async(UI) {
 val r1: Deferred<Result> = bg { fetchResult1() }
 val r2: Deferred<Result> = bg { fetchResult2() }
 updateUI(r1.await(), r2.await())
}复制代码

bg 返回一个 Deferred 对象,这个对象await() 方法被调用后会暂停协程,直到有结果返回。我们将在下面的例子中采用这种方案。

正如你可能知道的,由于 Kotlin 编译器能够推导出变量类型,因此可以更加简单:

async(UI) {
 val r1 = bg { fetchResult1() }
 val r2 = bg { fetchResult2() }
 updateUI(r1.await(), r2.await())
}复制代码

第二种方法是利用与特定子库中提供的监听器的集成,这取决于你打算使用哪个监听器。

例如,在 anko-sdk15-coroutines 中有一个 onClick 监听器,他的 lambda 实际上是一个协程。这样你就可以在监听器代码块上立即使用暂停函数:

textView.onClick {
 val r1 = bg { fetchResult1() }
 val r2 = bg { fetchResult2() }
 updateUI(r1.await(), r2.await())
}复制代码

如你所见,结果与之前的很相似。只是少了一些代码。

为了使用他,你需要添加一些依赖,这取决于你想要使用哪些监听器:

compile “org.jetbrains.anko:anko-sdk15-coroutines:$anko_version”
compile “org.jetbrains.anko:anko-appcompat-v7-coroutines:$anko_version”
compile “org.jetbrains.anko:anko-design-coroutines:$anko_version复制代码

在示例中使用协程

这本书所解释的例子(你可以在这里找到)中,我们创建了一个简单的天气应用。

为了使用 Anko 协程,我们首先需要添加这个新的依赖:

compile “org.jetbrains.anko:anko-coroutines:$anko_version复制代码

接下来,如果你还记得,我曾经告诉过你需要选择使用这个功能,否则就会出现警告。要做到这一点(使用协程功能),只需要简单地在根文件夹下的 gradle.properties 文件(如果不存在就创建)中添加这一行:

kotlin.coroutines=enable复制代码

现在,你已经准备好开始使用协程了。让我们首先进入详情 activity 中。他只是使用一个特定的命令调用了数据库(用来缓存每周的天气预报数据)。

这是生成的代码:

async(UI) {
    val id = intent.getLongExtra(ID, -1)
    val result = bg { RequestDayForecastCommand(id)
        .execute() }
    bindForecast(result.await())
}复制代码

太棒了!天气预报数据是在一个后台线程中请求的,这多亏了 bg 方法,这个方法返回了一个延迟结果。那个延迟结果在可以返回前会一直在 bindForecast 调用中等待。

但并不是一切都好。发生了什么?协程有一个问题:他们持有一个 DetailActivity 的引用,如果这个请求永不结束就会内存泄露

别担心,因为 Anko 有一个解决方案。你可以为你的 activity 创建一个弱引用,然后使用那个弱引用来代替:

val ref = asReference()
val id = intent.getLongExtra(ID, -1)

async(UI) {
 val result = bg { RequestDayForecastCommand(id).execute() }
 ref().bindForecast(result.await())
}复制代码

在 activity 可用时,弱引用允许访问 activity,当 activity 被杀死,协程将会取消。需要仔细确保的是所有对 activity 中的方法或属性的调用都要经过这个 ref 对象。

但是如果协程多次和 activity 交互的话会有点复杂。例如,在 MainActivity 使用这个方案将变得更加复杂。

这个 activity 将基于一个 zipCode 来调用一个端点来请求一周的天气预报数据:

private fun loadForecast() {

val ref = asReference()
 val localZipCode = zipCode

async(UI) {
 val result = bg { RequestForecastCommand(localZipCode).execute() }
 val weekForecast = result.await()
 ref().updateUI(weekForecast)
 }
}复制代码

你不能在 bg 块中使用 ref() ,因为在那个块中的代码不是一个暂停上下文,因此你需要将 zipCode 保存在另一个本地变量中。

老实说,我认为泄露 activity 对象 1-2 秒没那么糟糕,不过有可能不能成为样板代码。因此如果你能确保你的后台处理不会永远不结束(比如,为你的服务器请求设置一个超时)的话,不使用 asReference() 也是安全的。

这样的话,MainActivity 将变得更加简单:

private fun loadForecast() = async(UI) {
 val result = bg { RequestForecastCommand(zipCode).execute() }
 updateUI(result.await())
}复制代码

综上,你已经可以一种非常简单的同步方式来写你的异步代码。

这些代码非常简单,但是想象一下复杂的情况:后台操作的结果被下一个后台操作使用,或者当你需要遍历列表并为每一项都执行请求的时候。

所有一切都可以写成常规的同步代码,写起来、维护起来将更加容易。


关于如何充分利用协程还有很多需要学习。如果你有更多相关的经验,请评论以让我们更加了解协程。

如果你刚刚开始学习 Kotlin ,你可以看看我的博客这本书,或者关注我的 TwitterLinkedIn 或者 Github


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