# Kotlin协程从入门到入土

## 0x00 什么是协程  
协程，英文Coroutines，是一种比线程更加轻量级的存在。

协程不是进程，也不是线程，它就是一个可以在某个地方挂起的特殊函数，并且可以重新在挂起处继续运行。所以说，协程与进程、线程相比，不是一个维度的概念。

协程已经在Python、JS等许多编程语言上有所实现，一般情况下，协程被认为是比线程更轻量级的异步事件处理方式，所谓协程，是在编程语言层面上对同时执行多个异步任务上的实现。

> 协程通过将复杂性放入库来简化异步编程。程序的逻辑可以在协程中顺序地表达，而底层库会为我们解决其异步性。该库可以将用户代码的相关部分包装为回调、订阅相关事件、在不同线程（甚至不同机器！）上调度执行，而代码则保持如同顺序执行一样简单。  
>   
> 协程是一种并发设计模式，您可以在Android平台上使用它来简化异步执行的代码  

简单来说，协程可以帮助开发者以同步方式编写异步代码，解决以往编写异步程序时出现的“回调地狱”的问题。

## 0x11 Kotlin上协程的分类  

### 创建最简单的协程  

先上代码：
```Kotlin
    // 调用阻塞式协程
    runBlocking {
        Log.d("runBlocking", "启动一个协程")
    }

    // 调用launch启动协程
    GlobalScope.launch {
        Log.d("launch", "启动一个协程")
    }

    // 调用async启动协程
    GlobalScope.async {
        Log.d("async", "启动一个协程")
    }
```
如上面代码所示，Kotlin中创建启动协程主要有3种方式：
1. runBlocking - 启动一个阻塞式协程，协程体代码块内代码会阻塞所在线程，返回值为泛型T，就是在协程体内最后一行返回的数据类型
2. launch - 启动一个非阻塞式协程，必须在协程作用域（CoroutineScope）内启动，但不会阻塞所在线程，返回值为Job
3. async - 启动一个非阻塞式协程，必须在协程作用域（CoroutineScope）内启动，但不会阻塞所在线程，返回值为一个Deferred<T>，T泛型为协程体内最后一行返回的数据类型。

- 协程的返回类型    
1. runBlocking的泛型返回值T
runBlocking在默认情况下类似于一个封装好的方法，当然可以通过指定该方法运行的线程，让这个方法不阻塞主线程，这样就类似于我们在Java中的Thread，并且将run方法执行的结果最终返回回来，这里不做过多讨论。

2. launch的返回类型Job  

    Job我们可以认为他就是一个协程作业是通过CoroutineScope.launch生成的，同时它运行一个指定的代码块，并在该代码块完成时完成。我们可以通过isActive、isCompleted、isCancelled来获取到Job的当前状态  

    我们可以通过Job获取当前协程执行的状态，如下表所示，协程也存在对应的生命周期。

    | State	| [isActive] | [isCompleted] | [isCancelled] |
    | ----- | :--------: | :-----------: | :----------: |
    | New (optional initial state) | false | false | false |
    | Active (default initial state)| true | false | false |
    | Completing (transient state) | true | false | false |
    | Cancelling (transient state) | false| false | true |
    | Cancelled (final state) | false | true | true | 
    | Completed (final state) | false |true| false |

3. async的返回类型Deferred<T>  
    Deferred是继承自Job的，我们可以通过Deferred.await()方法获取协程的泛型T返回值。

## 0x12 详解协程参数  
上面的三种创建启动协程的方法，其构造方法内的参数都很类似。
```Kotlin  
public fun <T> runBlocking(context: CoroutineContext = EmptyCoroutineContext, block: suspend CoroutineScope.() -> T): T  

public fun CoroutineScope.launch(
    context: CoroutineContext = EmptyCoroutineContext,
    start: CoroutineStart = CoroutineStart.DEFAULT,
    block: suspend CoroutineScope.() -> Unit
): Job  

public fun <T> CoroutineScope.async(
    context: CoroutineContext = EmptyCoroutineContext,
    start: CoroutineStart = CoroutineStart.DEFAULT,
    block: suspend CoroutineScope.() -> T
):
```
可以看到，runBlocking相比其他两个方法，缺少了协程启动模式CoroutineStart类型的参数，三个方法参数都有协程下上文CoroutineContext和协程执行体CoroutineScope.()。接下来我们就主要了解这三个参数类型。  
  
- 协程上下文CoroutineContext  
  它是一个包含了用户定义的一些各种不同元素的Element对象集合。其中主要元素是Job、协程调度器CoroutineDispatcher、还有包含协程异常CoroutineExceptionHandler、拦截器ContinuationInterceptor、协程名CoroutineName等。这些数据都是和协程密切相关的，每一个Element都一个唯一key。  
    
  通过协程上下文，我们可以定义协程调度器、协程名称、协程的异常处理方式等等，而这些都可以通过协程上下文中的重载关键字来实现。  
    
- 协程调度器CoroutineDispatcher
  如上文所述，协程调度器也实现了协程上下文的接口，协程调度器可以指定当前协程所在的线程。  

  Kotlin默认提供了4中类型的协程调度线程：  
  -  Default：默认调度器，CPU密集型任务调度器，适合处理后台计算。通常处理一些单纯的计算任务，或者执行时间较短任务。比如：Json的解析，数据计算等。  
  -  IO：IO调度器，，IO密集型任务调度器，适合执行IO相关操作。比如：网络处理，数据库操作，文件操作等。  
  -  Main：UI调度器， 即在主线程上执行，通常用于UI交互，刷新等。  
  -  Unconfined：非受限调度器，又或者称为“无所谓”调度器，不要求协程执行在特定线程上。  
  
  不指定调度器时，协程运行在Default默认调度器下，需要注意的是，Default调度器对应的线程并非为主线程。  

- 协程启动模式  
  CoroutineStart协程启动模式，是启动协程时需要传入的第二个参数。协程启动有4种
  - DEFAULT    默认启动模式，我们可以称之为饿汉启动模式，因为协程创建后立即开始调度，虽然是立即调度，单不是立即执行，有可能在执行前被取消。  
  - LAZY    懒汉启动模式，启动后并不会有任何调度行为，直到我们需要它执行的时候才会产生调度。也就是说只有我们主动的调用Job的start、join或者await等函数时才会开始调度。  
  - ATOMIC  一样也是在协程创建后立即开始调度，但是它和DEFAULT模式有一点不一样，通过ATOMIC模式启动的协程执行到第一个挂起点之前是不响应cancel 取消操作的，ATOMIC一定要涉及到协程挂起后cancel 取消操作的时候才有意义。  
  - UNDISPATCHED 协程在这种模式下会直接开始在当前线程下执行，直到运行到第一个挂起点。这听起来有点像 ATOMIC，不同之处在于UNDISPATCHED是不经过任何调度器就开始执行的。当然遇到挂起点之后的执行，将取决于挂起点本身的逻辑和协程上下文中的调度器。  
    
  这里需要特别注意的是UNDISPATCHED，非调度启动模式，在这个模式下，协程会在父协程所在线程直接执行，直到挂起函数出现，如果指定了对应的调度器，则会切换到对应的线程执行。
-