前端开发者的 Kotlin 之旅：理解kotlin协程-369IT编程

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前端开发者的 Kotlin 之旅：理解kotlin协程

作为前端开发者学习Kotlin的过程中，理解协程是一个重要的里程碑。Kotlin的协程提供了一种优雅的方式来处理异步编程，这与JavaScript中的Promise和async/await有许多相似之处，但也有其独特的特性。本文将从前端开发者的视角介绍Kotlin协程的基础概念。相关学习代码可以参考: /cool-cc/learn-kotlin

复习进程、线程与协程

对于前端开发者来说，进程、线程和协程的概念可能不太熟悉，因为浏览器和Node.js环境大多抽象了这些低层概念。让我们先来理解这些基本概念：

进程

进程是操作系统分配资源的基本单位，每个应用程序通常运行在一个独立的进程中。进程拥有独立的内存空间，彼此隔离。

在前端开发中：

浏览器的每个标签页通常是一个独立的进程
Node.js应用通常运行在一个进程中

线程

线程是CPU调度的基本单位，是进程内的执行路径。一个进程可以包含多个线程，它们共享进程的内存空间。

在前端开发中：

浏览器有主线程（处理JavaScript、DOM操作）和其他工作线程
JavaScript在浏览器中主要运行在单线程上（主线程）
Web Workers允许创建额外的线程处理耗时任务

协程

协程是一种轻量级的线程，它们不是由操作系统调度，而是在应用程序内部自己管理。协程可以在不阻塞线程的情况下挂起和恢复执行。

在前端开发中：

JavaScript的Generator函数有一些协程的特性
async/await实际上是基于Promise的语法糖，让异步代码看起来像同步代码

什么是Kotlin协程

协程（Coroutines）是一种并发设计模式，可以简化异步编程。Kotlin协程可以看作是"轻量级线程"，它们可以在不阻塞线程的情况下挂起执行，并且比传统线程消耗更少的资源。这是因为：

创建成本低：线程需要映射到操作系统线程，创建和销毁有较大开销，而协程是纯编程语言层面的概念，创建成本极低
内存占用少：每个线程默认会分配1MB左右的栈内存，而协程只需几十个字节的内存
上下文切换开销小：线程间切换需要操作系统介入，保存和恢复寄存器状态，而协程的切换是在用户态完成，没有系统调用开销
可伸缩性强：可以轻松创建成千上万个协程，而同等数量的线程可能会耗尽系统资源

与JavaScript中的Promise和async/await类似，Kotlin协程也是处理异步任务的方式，但提供了更多的控制和灵活性。如果你理解JavaScript的async/await，你会发现Kotlin协程的概念很容易掌握。

协程基础

添加依赖

在Kotlin项目中使用协程，首先需要添加协程库依赖：

代码语言：kotlin复制

// build.gradle.kts
dependencies {
    implementation("org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-core:1.7.3")
}

第一个协程程序

代码语言：kotlin复制

import kotlinx.coroutines.*

fun main() = runBlocking {
    println("协程开始")
    
    // 启动一个新协程
    launch {
        delay(1000) // 非阻塞的延迟1秒
        println("协程完成")
    }
    
    println("主函数继续执行")
}

输出结果：

代码语言：bash复制

协程开始
主函数继续执行
协程完成

这个示例展示了协程的基本使用：

runBlocking创建一个协程作用域并阻塞当前线程直到其内部的所有协程完成
launch启动一个新的协程，不阻塞当前线程
delay是一个挂起函数，它不会阻塞线程，但会挂起协程

这与JavaScript中的以下代码非常类似：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

console.log("开始");

// 创建异步任务
setTimeout(() => {
    console.log("异步任务完成");
}, 1000);

console.log("继续执行");

不同之处在于，JavaScript的异步是基于事件循环和回调，而Kotlin协程提供了更结构化的方式。

协程构建器

Kotlin提供了几种主要的协程构建器：

runBlocking

创建一个协程作用域并阻塞当前线程，直到其内部的所有协程完成。通常用于测试或在主函数中。

代码语言：kotlin复制

fun main() = runBlocking {
    // 这里是协程作用域
    delay(1000)
    println("完成")
}

launch

启动一个新的协程而不返回结果。返回一个Job对象，可用于控制协程的生命周期。

代码语言：kotlin复制

val job = launch {
    // 这是一个新的协程
    delay(1000)
    println("协程完成")
}

这类似于JavaScript中的setTimeout或不返回值的Promise：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

const promise = new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
        console.log("完成");
        resolve();
    }, 1000);
});

async

启动一个新的协程并允许通过await()获取结果。返回一个Deferred<T>对象。

代码语言：kotlin复制

val deferred = async {
    delay(1000)
    "结果" // 返回值
}
val result = deferred.await() // 等待结果

这非常类似于JavaScript中的Promise：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

const promise = new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
        resolve("结果");
    }, 1000);
});
const result = await promise; // 在async函数中等待结果

coroutineScope

创建一个协程作用域，等待所有子协程完成后才会完成。不阻塞当前线程。

代码语言：kotlin复制

suspend fun doSomething() = coroutineScope {
    // 这里是一个新的协程作用域
    val result1 = async { getResult1() }
    val result2 = async { getResult2() }
    println("结果: ${result1.await()} ${result2.await()}")
}

这类似于JavaScript中的Promise.all：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

async function doSomething() {
    const [result1, result2] = await Promise.all([
        getResult1(),
        getResult2()
    ]);
    console.log(`结果: ${result1} ${result2}`);
}

挂起函数

挂起函数是Kotlin协程的核心概念。这些函数能够在不阻塞线程的情况下挂起协程的执行。

定义挂起函数

使用suspend关键字定义挂起函数：

代码语言：kotlin复制

suspend fun doSomethingLong(): String {
    delay(1000) // 挂起协程，而不是阻塞线程
    return "完成"
}

挂起函数的特点

挂起函数只能在其他挂起函数或协程构建器中调用
挂起函数可以调用普通函数
普通函数不能直接调用挂起函数

这与JavaScript中的async函数有相似之处：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

// JavaScript
async function doSomethingLong() {
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 1000));
    return "完成";
}

与JavaScript异步编程的对比

Kotlin协程与JavaScript的异步编程模型有许多相似之处，但也有一些重要区别：

特性	Kotlin协程	JavaScript
基本构建块	协程	Promise
异步声明	`suspend fun`	`async function`
等待结果	`await()`	`await`
延迟执行	`delay(ms)`	`setTimeout()`, `await new Promise(r => setTimeout(r, ms))`
并发执行	`async {...} + await()`	`Promise.all([...])`
错误处理	`try/catch`	`try/catch` 或 `.catch()`
取消能力	内置支持	需要自行实现（AbortController）

协程取消与超时

协程可以被取消，这是协程相比于JavaScript Promise的一个优势。

取消协程

代码语言：kotlin复制

val job = launch {
    try {
        repeat(1000) { i ->
            println("工作中... $i")
            delay(500)
        }
    } catch (e: CancellationException) {
        println("协程被取消: ${e.message}")
    } finally {
        println("清理资源")
    }
}

delay(1500) // 让协程运行一段时间
job.cancel("手动取消") // 取消协程
job.join() // 等待协程完成取消操作

在JavaScript中，取消Promise需要使用AbortController，相对复杂：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

const controller = new AbortController();
const signal = controller.signal;

const promise = fetch('/api/data', { signal })
    .then(response => response.json())
    .catch(err => {
        if (err.name === 'AbortError') {
            console.log('请求被取消');
        } else {
            console.error('错误:', err);
        }
    });

// 过一段时间后取消请求
setTimeout(() => controller.abort(), 1500);

设置超时

代码语言：kotlin复制

try {
    withTimeout(1500) {
        repeat(10) { i ->
            println("工作中... $i")
            delay(500)
        }
    }
} catch (e: TimeoutCancellationException) {
    println("超时: ${e.message}")
}

在JavaScript中设置超时：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

const timeoutPromise = new Promise((_, reject) => 
    setTimeout(() => reject(new Error("超时")), 1500)
);

try {
    await Promise.race([
        doSomethingLong(),
        timeoutPromise
    ]);
} catch (error) {
    console.error("操作超时或出错:", error);
}

实战示例

前端常见场景：并行数据加载

假设我们需要从多个API加载数据，这在前端开发中很常见。

JavaScript版本：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

async function loadDashboard() {
  try {
    // 并行发起两个请求
    const [userData, statsData] = await Promise.all([
      fetch('/api/user').then(r => r.json()),
      fetch('/api/stats').then(r => r.json())
    ]);
    
    return {
      user: userData,
      stats: statsData
    };
  } catch (error) {
    console.error('加载出错:', error);
    return null;
  }
}

Kotlin协程版本：

代码语言：kotlin复制

suspend fun loadDashboard(): Dashboard? {
    return try {
        coroutineScope {
            // 并行发起两个请求
            val userData = async { apiService.getUser() }
            val statsData = async { apiService.getStats() }
            
            // 合并结果
            Dashboard(
                user = userData.await(),
                stats = statsData.await()
            )
        }
    } catch (e: Exception) {
        println("加载出错: ${e.message}")
        null
    }
}

总结

Kotlin协程为异步编程提供了强大而优雅的工具：

易用性：使用suspend函数和协程构建器，异步代码几乎与同步代码一样直观
灵活性：可以轻松处理并发任务
取消支持：内置的取消机制，使资源管理更加简单
结构化并发：协程作用域确保代码的可靠性和可维护性

对于前端开发者来说，Kotlin协程提供了类似于JavaScript中Promise和async/await的功能，但具有更多的控制和功能。理解协程的基础知识，可以让你更容易地过渡到Kotlin开发，并写出更高效的异步代码。

前端开发者的 Kotlin 之旅：理解kotlin协程

作为前端开发者学习Kotlin的过程中，理解协程是一个重要的里程碑。Kotlin的协程提供了一种优雅的方式来处理异步编程，这与JavaScript中的Promise和async/await有许多相似之处，但也有其独特的特性。本文将从前端开发者的视角介绍Kotlin协程的基础概念。相关学习代码可以参考: /cool-cc/learn-kotlin

复习进程、线程与协程

对于前端开发者来说，进程、线程和协程的概念可能不太熟悉，因为浏览器和Node.js环境大多抽象了这些低层概念。让我们先来理解这些基本概念：

进程

进程是操作系统分配资源的基本单位，每个应用程序通常运行在一个独立的进程中。进程拥有独立的内存空间，彼此隔离。

在前端开发中：

浏览器的每个标签页通常是一个独立的进程
Node.js应用通常运行在一个进程中

线程

线程是CPU调度的基本单位，是进程内的执行路径。一个进程可以包含多个线程，它们共享进程的内存空间。

在前端开发中：

浏览器有主线程（处理JavaScript、DOM操作）和其他工作线程
JavaScript在浏览器中主要运行在单线程上（主线程）
Web Workers允许创建额外的线程处理耗时任务

协程

协程是一种轻量级的线程，它们不是由操作系统调度，而是在应用程序内部自己管理。协程可以在不阻塞线程的情况下挂起和恢复执行。

在前端开发中：

JavaScript的Generator函数有一些协程的特性
async/await实际上是基于Promise的语法糖，让异步代码看起来像同步代码

什么是Kotlin协程

创建成本低：线程需要映射到操作系统线程，创建和销毁有较大开销，而协程是纯编程语言层面的概念，创建成本极低
内存占用少：每个线程默认会分配1MB左右的栈内存，而协程只需几十个字节的内存
上下文切换开销小：线程间切换需要操作系统介入，保存和恢复寄存器状态，而协程的切换是在用户态完成，没有系统调用开销
可伸缩性强：可以轻松创建成千上万个协程，而同等数量的线程可能会耗尽系统资源

协程基础

添加依赖

在Kotlin项目中使用协程，首先需要添加协程库依赖：

代码语言：kotlin复制

// build.gradle.kts
dependencies {
    implementation("org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-core:1.7.3")
}

第一个协程程序

代码语言：kotlin复制

import kotlinx.coroutines.*

fun main() = runBlocking {
    println("协程开始")
    
    // 启动一个新协程
    launch {
        delay(1000) // 非阻塞的延迟1秒
        println("协程完成")
    }
    
    println("主函数继续执行")
}

输出结果：

代码语言：bash复制

协程开始
主函数继续执行
协程完成

这个示例展示了协程的基本使用：

runBlocking创建一个协程作用域并阻塞当前线程直到其内部的所有协程完成
launch启动一个新的协程，不阻塞当前线程
delay是一个挂起函数，它不会阻塞线程，但会挂起协程

这与JavaScript中的以下代码非常类似：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

console.log("开始");

// 创建异步任务
setTimeout(() => {
    console.log("异步任务完成");
}, 1000);

console.log("继续执行");

不同之处在于，JavaScript的异步是基于事件循环和回调，而Kotlin协程提供了更结构化的方式。

协程构建器

Kotlin提供了几种主要的协程构建器：

runBlocking

创建一个协程作用域并阻塞当前线程，直到其内部的所有协程完成。通常用于测试或在主函数中。

代码语言：kotlin复制

fun main() = runBlocking {
    // 这里是协程作用域
    delay(1000)
    println("完成")
}

launch

启动一个新的协程而不返回结果。返回一个Job对象，可用于控制协程的生命周期。

代码语言：kotlin复制

val job = launch {
    // 这是一个新的协程
    delay(1000)
    println("协程完成")
}

这类似于JavaScript中的setTimeout或不返回值的Promise：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

const promise = new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
        console.log("完成");
        resolve();
    }, 1000);
});

async

启动一个新的协程并允许通过await()获取结果。返回一个Deferred<T>对象。

代码语言：kotlin复制

val deferred = async {
    delay(1000)
    "结果" // 返回值
}
val result = deferred.await() // 等待结果

这非常类似于JavaScript中的Promise：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

const promise = new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
        resolve("结果");
    }, 1000);
});
const result = await promise; // 在async函数中等待结果

coroutineScope

创建一个协程作用域，等待所有子协程完成后才会完成。不阻塞当前线程。

代码语言：kotlin复制

suspend fun doSomething() = coroutineScope {
    // 这里是一个新的协程作用域
    val result1 = async { getResult1() }
    val result2 = async { getResult2() }
    println("结果: ${result1.await()} ${result2.await()}")
}

这类似于JavaScript中的Promise.all：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

async function doSomething() {
    const [result1, result2] = await Promise.all([
        getResult1(),
        getResult2()
    ]);
    console.log(`结果: ${result1} ${result2}`);
}

挂起函数

挂起函数是Kotlin协程的核心概念。这些函数能够在不阻塞线程的情况下挂起协程的执行。

定义挂起函数

使用suspend关键字定义挂起函数：

代码语言：kotlin复制

suspend fun doSomethingLong(): String {
    delay(1000) // 挂起协程，而不是阻塞线程
    return "完成"
}

挂起函数的特点

挂起函数只能在其他挂起函数或协程构建器中调用
挂起函数可以调用普通函数
普通函数不能直接调用挂起函数

这与JavaScript中的async函数有相似之处：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

// JavaScript
async function doSomethingLong() {
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 1000));
    return "完成";
}

与JavaScript异步编程的对比

Kotlin协程与JavaScript的异步编程模型有许多相似之处，但也有一些重要区别：

特性	Kotlin协程	JavaScript
基本构建块	协程	Promise
异步声明	`suspend fun`	`async function`
等待结果	`await()`	`await`
延迟执行	`delay(ms)`	`setTimeout()`, `await new Promise(r => setTimeout(r, ms))`
并发执行	`async {...} + await()`	`Promise.all([...])`
错误处理	`try/catch`	`try/catch` 或 `.catch()`
取消能力	内置支持	需要自行实现（AbortController）

协程取消与超时

协程可以被取消，这是协程相比于JavaScript Promise的一个优势。

取消协程

代码语言：kotlin复制

val job = launch {
    try {
        repeat(1000) { i ->
            println("工作中... $i")
            delay(500)
        }
    } catch (e: CancellationException) {
        println("协程被取消: ${e.message}")
    } finally {
        println("清理资源")
    }
}

delay(1500) // 让协程运行一段时间
job.cancel("手动取消") // 取消协程
job.join() // 等待协程完成取消操作

在JavaScript中，取消Promise需要使用AbortController，相对复杂：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

const controller = new AbortController();
const signal = controller.signal;

const promise = fetch('/api/data', { signal })
    .then(response => response.json())
    .catch(err => {
        if (err.name === 'AbortError') {
            console.log('请求被取消');
        } else {
            console.error('错误:', err);
        }
    });

// 过一段时间后取消请求
setTimeout(() => controller.abort(), 1500);

设置超时

代码语言：kotlin复制

try {
    withTimeout(1500) {
        repeat(10) { i ->
            println("工作中... $i")
            delay(500)
        }
    }
} catch (e: TimeoutCancellationException) {
    println("超时: ${e.message}")
}

在JavaScript中设置超时：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

const timeoutPromise = new Promise((_, reject) => 
    setTimeout(() => reject(new Error("超时")), 1500)
);

try {
    await Promise.race([
        doSomethingLong(),
        timeoutPromise
    ]);
} catch (error) {
    console.error("操作超时或出错:", error);
}

实战示例

前端常见场景：并行数据加载

假设我们需要从多个API加载数据，这在前端开发中很常见。

JavaScript版本：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

async function loadDashboard() {
  try {
    // 并行发起两个请求
    const [userData, statsData] = await Promise.all([
      fetch('/api/user').then(r => r.json()),
      fetch('/api/stats').then(r => r.json())
    ]);
    
    return {
      user: userData,
      stats: statsData
    };
  } catch (error) {
    console.error('加载出错:', error);
    return null;
  }
}

Kotlin协程版本：

代码语言：kotlin复制

suspend fun loadDashboard(): Dashboard? {
    return try {
        coroutineScope {
            // 并行发起两个请求
            val userData = async { apiService.getUser() }
            val statsData = async { apiService.getStats() }
            
            // 合并结果
            Dashboard(
                user = userData.await(),
                stats = statsData.await()
            )
        }
    } catch (e: Exception) {
        println("加载出错: ${e.message}")
        null
    }
}

总结

Kotlin协程为异步编程提供了强大而优雅的工具：

易用性：使用suspend函数和协程构建器，异步代码几乎与同步代码一样直观
灵活性：可以轻松处理并发任务
取消支持：内置的取消机制，使资源管理更加简单
结构化并发：协程作用域确保代码的可靠性和可维护性

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复习进程、线程与协程

进程

线程

协程

什么是Kotlin协程

协程基础

添加依赖

第一个协程程序

协程构建器

runBlocking

launch

async

coroutineScope

挂起函数

定义挂起函数

挂起函数的特点

与JavaScript异步编程的对比

协程取消与超时

取消协程

设置超时

实战示例

前端常见场景：并行数据加载

总结

前端开发者的 Kotlin 之旅：理解kotlin协程

复习进程、线程与协程

进程

线程

协程

什么是Kotlin协程

协程基础

添加依赖

第一个协程程序

协程构建器

runBlocking

launch

async

coroutineScope

挂起函数

定义挂起函数

挂起函数的特点

与JavaScript异步编程的对比

协程取消与超时

取消协程

设置超时

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