补篇协程:susend 挂起函数的深入理解

suspend 挂起的原理:

挂起函数是一种可以在不阻塞线程的情况下挂起和恢复执行的函数。在Kotlin中,我们可以使用suspend关键字来定义一个挂起函数。挂起函数只能在协程或其他挂起函数中调用。

 被suspend修饰的函数,该函数就会挂起.挂起函数能够以与普通函数相同的⽅式获取参数和返回值,但它们只能从协同和其他挂起函数中调⽤。 挂起suspend 函数 , 只能在 协程体内部 或者 其它挂起函数(带有suspend ) 中调用 ;协程外部不允许使用挂起函数 ;

在协程中 , 执行 挂起 Suspend 函数 ,通过调度器切换到IO子线程,做异步耗时操作,需要等到拿到返回数据值才能执行后面的逻辑,但我们又不希望阻塞当前线程(通常是主线程),因此最终必须实现某种消息传递的机制,让后台子线程做完耗时操作以后把数据结果传给主线程。

suspend fun requestToken(): String
suspend fun createPost(token: String, item: Item): Post
suspend fun processPost(post)

suspend fun postItem(item: Item) {
  val token = 🏹 requestToken()
  val post = 🏹 createPost(token, item)
  🏹 processPost(post)
}

当运行时,编译器看到 suspend 关键字会去掉 suspend ,给函数添加一个额外的 Continuation 参数。这个 Continuation 就代表了一个回调:

编译器将 suspend 编译成带有 continuation 参数的方法叫做 CPS (Continuation-Passing-Style) 变换。

public interface Continuation<in T> {
  public val context: CoroutineContext

  // 用来回调的方法
  public fun resumeWith(result: Result<T>) 
}

 Kotlin 编译器会给每个 suspend 的块生成一个 Continuation 的实现类,这个实现类是一个状态机,其中的状态对应于每个挂起点,保存了需要下一步继续执行所需要的上下文(即依赖的局部变量),类似下面的伪代码:

suspend fun postItem(item: Item) {
  val token =  requestToken()
  val post =   createPost(token, item)
    processPost(post)
}

// 编译器变换后的伪代码
// 1.脱掉了 suspend 关键字
// 2.增加了一个 Continuation 对象
fun postItem(item: Item, cont: Continuation) {

 // 判断传入的是否是 postItem 的 `ContiuationImpl`
  // * false: 初始化一个对应本次调用 postItem 的状态机
  // * true: 对应 postItem 内其他 suspend 函数回调回来情况

 // 其中 ThisSM 指的 object: ContinuationImpl 这个匿名类
val sm = (cont as? ThisSM) ?: object: ContinuationImpl {
    // 实际源码中 override 的是
    // kotlin.coroutine.jvm.internal.BaseContinuationImpl
    // 的 invokeSuspend 方法
  override fun resume(..) {
       // 通过 ContinuationImpl.resume
      // 重新回调回这个方法
       postItem(null, this) 
 }

}

 switch (sm.label) {
     case 0:
      // 捕获后续步骤需要的局部变量
       sm.item = item
      // 设置下一步的 label
       sm.label = 1
       // 当 requestToken 里的耗时操作完成后会更新状态机
      // 并通过 sm.resume 再次调用这个 postItem 函数
      // 「我们在前面提供了 sm.resume 的实现,即再次调用 postItem」
     requestToken(sm)
 
    case 1:
     val item = sm.item
     // 前一个异步操作的结果
      val token = sm.result as Token
      sm.label = 2
      createPost(token, item, sm)


     case 2:
      procesPost(post)
     // ...

}




}

使用 suspend 函数无须关心线程切换

suspend 提供了这样一个约定(Convention):调用这个函数不会阻塞当前调用的线程。这对 UI 编程是非常有用的,因为 UI 的主线程需要不断相应各种图形绘制、用户操作的请求,如果主线程上有耗时操作会让其他请求无法及时响应,造成 UI 卡顿。

随着 Android 官方将协程作为推荐的异步方案,常见的异步场景如网络请求、数据库都已经有支持协程的库,可以设想未来 Android 开发的新人其实不太需要知道线程切换的细节,只需要直接在主线程调用封装好的 suspend 函数即可,切换线程应该被当成实现细节被封装掉而几乎变成「透明」的,这是协程的厉害之处。

 suspend 的不仅仅是 IO

suspend 本身并不完全是线程切换,只不过异步 IO 在 Android 平台最终都得依托多线程来实现;而异步 IO 又是协程的主要应用场景。Android 开发者们已经见识过各种异步 IO 的 API(对线程切换情有独钟),这些 API 本质上都得依靠某种形式的回调,将异步 IO 的结果通知给主线程进行 UI 刷新。协程的 suspend 也是如此,只不过通过关键字的引入和编译器的支持,让我们可以用顺序、从上到下(sequential)的代码写出异步逻辑。不仅提升了代码可读性,还方便我们利用熟悉的条件、循环、try catch 等构造轻松地写出复杂的逻辑。

通过上面这些关于 Android UI、函数式编程以及一般编程等方面的不同例子可以看到,suspend 可以看成是回调的语法糖,其实和 IO、和线程切换并没有本质的关系。回过头来看 suspend 这个关键字在别的语言通常叫 async,而 Kotlin 叫 suspend 或许正暗示了 Kotlin 协程独特的设计并不限于 asynchrony,而有着更宽广的应用场景。

鸣谢:

深入理解 suspend关键字-CSDN博客

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