kotlin协程在Android中的基础应用
通过前面的三个章节，现在我们已经了解了kotlin协程的基本使用和相关基础知识点。如：
- 协程的基础使用方式和基本原理。
-
CoroutineContext：协程上下文中包含的Element以及下上文的作用，传递。 -
CoroutineDispatcher：协程调度器的使用 -
CoroutineStart：协程启动模式在不同模式下的区别 -
CoroutineScope：协程作用域的分类，以及不同作用域下的异常处理。 - 挂起函数以及
suspend关键字的作用，以及Continuation的挂起恢复流程。 -
CoroutineExceptionHandler:协程异常处理，结合supervisorScope和SupervisorJob的使用。
这一章节中，我们将主要讲解kotlin协程在Android中的基础使用。我们先引入相关扩展库组件库：
implementation "androidx.activity:activity-ktx:1.2.2"
implementation "androidx.fragment:fragment-ktx:1.3.3"
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Android使用kotlin协程
我们在之前的章节中使用协程的方式都是通过runBlocking或者使用GlobalScope的launch、async方式启动，当然也可以通过创建一个新的CoroutineScope,然后通过launch或者async方式启动一个新的协程。我们在讲解协程异常处理的篇章中就提到，通过SupervisorJob和CoroutineExceptionHandler实现了一个和supervisorScope相同的作用域。
private fun testException(){
val exceptionHandler = CoroutineExceptionHandler { coroutineContext, throwable ->
Log.d("exceptionHandler", "${coroutineContext[CoroutineName].toString()} 处理异常 ：$throwable")
}
val supervisorScope = CoroutineScope(SupervisorJob() + exceptionHandler)
with(supervisorScope) {
launch{
}
//省略...
}
}
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在第一节中我们提到runBlocking它会将常规的阻塞代码连接到一起，主要用于main函数和测试中。而GlobalScope又是一个全局*协程，我们在之前的案例中基本都使用这种方式。但是这个协程是在整个应用程序生命周期内运行的,如果我们用GlobalScope启动协程，我们启动一个将会变得极其繁琐，而且需要对于各种引用的处理以及管控异常取消操作。
我们可以先忽略CoroutineExceptionHandler协程异常处理。因为不管是任何方式启动协程，如果不在程上下文中添加CoroutineExceptionHandler，当产生未捕获的异常时都会导致应用崩溃。
那么下面代码会出现什么问题？
private fun start() {
GlobalScope.launch{
launch {
//网络请求1...
throw NullPointerException("空指针")
}
val result = withContext(Dispatchers.IO) {
//网络请求2...
requestData()
"请求结果"
}
btn.text = result
launch {
//网络请求3...
}
}
}
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-
因为我们的
GlobalScope默认使用的是Dispatchers.Default，这会导致我们在非主线程上刷新UI。 -
子协程产生异常会产生相互干扰。子协程异常取消会导致父协程取消，同时其他子协程也将会被取消。
-
如果我们这个时候
activity或者framgent退出，因为协程是在GlobalScope中运行，所以即使activity或者framgent退出,这个协程还是在运行，这个时候会产生各种泄露问题。同时此协程当执行到刷新操作时，因为我们的界面已经销毁，这个时候执行UI刷新将会产生崩溃。
如果我们要解决上面的问题。我们得这么做：
var job:Job? = null
private fun start() {
job = GlobalScope.launch(Dispatchers.Main + SupervisorJob()) {
launch {
throw NullPointerException("空指针")
}
val result = withContext(Dispatchers.IO) {
//网络请求...
"请求结果"
}
launch {
//网络请求3...
}
btn.text = result
}
}
override fun onDestroy() {
super.onDestroy()
job?.cancel()
}
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我们先需要通过launch启动时加入Dispatchers.Main来保证我们是在主线程刷新UI，同时还需要再GlobalScope.launch的协程上下文中加入SupervisorJob来避免子协程的异常取消会导致整个协程树被终结。 最后我们还得把每次通过GlobalScope启动的Job保存下来，在activity或者framgent退出时调用job.cancel取消整个协程树。这么来一遍感觉还行，但是我们不是写一次啊，每次写的时候会不会感觉超麻烦，甚至怀疑人生。
所以官方在kotlin协程中提供了一个默认在主线程运行的协程：MainScope,我们可以通过它来启动协。
public fun MainScope(): CoroutineScope = ContextScope(SupervisorJob() + Dispatchers.Main)
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我们可以看到MainScope的创建默认就使用了SupervisorJob和 Dispatchers.Main。说明我们可以通过MainScope来处理UI组件刷新。同时由于MainScope采用的是SupervisorJob，所以我们各个子协程中的异常导致的取消操作并不会导致MainScope的取消。这就很好的简化了我们通过GlobalScope去启动一个协程的过程。
private val mainScope = MainScope()
private fun start() {
mainScope.launch {
launch {
throw NullPointerException("空指针")
}
val result = withContext(Dispatchers.IO) {
//网络请求...
"请求结果"
}
launch {
//网络请求3...
}
btn.text = result
}
}
override fun onDestroy() {
super.onDestroy()
mainScope.cancel()
}
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通过使用MainScope我们是不是省略了很多操作。同时我们也不需要保存每一个通过MainScope启动的Job了，直接在最后销毁的时候调用mainScope.cancel()就能取消所有通过mainScope启动的协程。
这里多提一点：可能这里有的人会想，我使用GlobalScope也不保存启动的Job，直接GlobalScope.cancel不行吗？如果是这样的话，那么恭喜你喜提超级崩溃BUG一个。这里就不扩展了。可以自己动手去试试，毕竟实践出真理。
那可能还有人想，我连创建MainScope都懒得写，而且脑子经常不好使，容易忘记调用mainScope进行cancel操作怎么办。
官方早就为我们这些懒人想好了解决方案，这个时候我们只需要再集成一个ktx运行库就可以了。
在Activity与Framgent中使用协程
implementation "androidx.lifecycle:lifecycle-runtime-ktx:2.3.1"
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这个时候我们就可以在activity或者framgent直接使用lifecycleScope进行启动协程。我们看来看看activity中的lifecycleScope实现
public val LifecycleOwner.lifecycleScope: LifecycleCoroutineScope
get() = lifecycle.coroutineScope
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我们可以到lifecycleScope它是通过lifecycle得到一个coroutineScope，是一个LifecycleCoroutineScope对象。
public val Lifecycle.coroutineScope: LifecycleCoroutineScope
get() {
while (true) {
val existing = mInternalScopeRef.get() as LifecycleCoroutineScopeImpl?
if (existing != null) {
return existing
}
val newScope = LifecycleCoroutineScopeImpl(
this,
SupervisorJob() + Dispatchers.Main.immediate
)
if (mInternalScopeRef.compareAndSet(null, newScope)) {
newScope.register()
return newScope
}
}
}
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我们可以看到lifecycleScope采用的和MainScope一样的创建CoroutineScope，同时它又通过结合lifecycle来实现当lifecycle状态处于DESTROYED状态的时候自动关闭所有的协程。
public abstract class LifecycleCoroutineScope internal constructor() : CoroutineScope {
internal abstract val lifecycle: Lifecycle
public fun launchWhenCreated(block: suspend CoroutineScope.() -> Unit): Job = launch {
lifecycle.whenCreated(block)
}
public fun launchWhenStarted(block: suspend CoroutineScope.() -> Unit): Job = launch {
lifecycle.whenStarted(block)
}
public fun launchWhenResumed(block: suspend CoroutineScope.() -> Unit): Job = launch {
lifecycle.whenResumed(block)
}
}
internal class LifecycleCoroutineScopeImpl(
override val lifecycle: Lifecycle,
override val coroutineContext: CoroutineContext
) : LifecycleCoroutineScope(), LifecycleEventObserver {
init {
if (lifecycle.currentState == Lifecycle.State.DESTROYED) {
coroutineContext.cancel()
}
}
fun register() {
launch(Dispatchers.Main.immediate) {
if (lifecycle.currentState >= Lifecycle.State.INITIALIZED) {
lifecycle.addObserver(this@LifecycleCoroutineScopeImpl)
} else {
coroutineContext.cancel()
}
}
}
override fun onStateChanged(source: LifecycleOwner, event: Lifecycle.Event) {
if (lifecycle.currentState <= Lifecycle.State.DESTROYED) {
lifecycle.removeObserver(this)
coroutineContext.cancel()
}
}
}
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同时我们也可以通过launchWhenCreated、launchWhenStarted、launchWhenResumed来启动协程，等到lifecycle处于对应状态时自动触发此处创建的协程。
比如我们可以这么操作：
class MainTestActivity : AppCompatActivity() {
init {
lifecycleScope.launchWhenResumed {
Log.d("init", "在类初始化位置启动协程")
}
}
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
setContentView(R.layout.activity_main)
}
}
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D/onResume: onResume
D/init: 在类初始化位置启动协程
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按照我们正常情况加载顺序，是不是应该init先执行输出？然而在实际情况中它是在等待Activity进入onResume状态以后才执行接着看launchWhenResumed中调用的whenResumed实现。
public suspend fun <T> Lifecycle.whenResumed(block: suspend CoroutineScope.() -> T): T {
return whenStateAtLeast(Lifecycle.State.RESUMED, block)
}
public suspend fun <T> Lifecycle.whenStateAtLeast(
minState: Lifecycle.State,
block: suspend CoroutineScope.() -> T
): T = withContext(Dispatchers.Main.immediate) {
val job = coroutineContext[Job] ?: error("when[State] methods should have a parent job")
val dispatcher = PausingDispatcher()
val controller =
LifecycleController(this@whenStateAtLeast, minState, dispatcher.dispatchQueue, job)
try {
withContext(dispatcher, block)
} finally {
controller.finish()
}
}
@MainThread
internal class LifecycleController(
private val lifecycle: Lifecycle,
private val minState: Lifecycle.State,
private val dispatchQueue: DispatchQueue,
parentJob: Job
) {
private val observer = LifecycleEventObserver { source, _ ->
if (source.lifecycle.currentState == Lifecycle.State.DESTROYED) {
handleDestroy(parentJob)
} else if (source.lifecycle.currentState < minState) {
dispatchQueue.pause()
} else {
dispatchQueue.resume()
}
}
init {
if (lifecycle.currentState == Lifecycle.State.DESTROYED) {
handleDestroy(parentJob)
} else {
lifecycle.addObserver(observer)
}
}
private inline fun handleDestroy(parentJob: Job) {
parentJob.cancel()
finish()
}
@MainThread
fun finish() {
lifecycle.removeObserver(observer)
dispatchQueue.finish()
}
}
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我们可以看到，实际上是调用了whenStateAtLeast，同时使用了withContext进行了一个同步操作。然后在LifecycleController中通过添加LifecycleObserver来监听状态，通过lifecycle当前状态来对比我们设定的触发状态，最终决定是否恢复执行。
现在我们对于Activity中的lifecycleScope的创建以及销毁流程有了一个大概的了解。同理Fragment中的lifecycleScope实现原理也是和Activity是一样的，这里我们就不再重复讲解。我们做个简单的实验：
class MainActivity : AppCompatActivity() {
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
setContentView(R.layout.activity_main)
lifecycleScope.launch {
delay(2000)
Toast.makeText(this@MainActivity,"haha",Toast.LENGTH_SHORT).show()
}
}
}
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这个时候是不是比之前的使用方式简单多了，我们既不用关心创建过程，也不用关心销毁的过程。
这个时候我们就需要提到CoroutineExceptionHandler协程异常处理。通过之前的章节我们知道，启动一个协程以后，如果未在协程上下文中添加CoroutineExceptionHandler情况下，一旦产生了未捕获的异常，那么我们的程序将会崩溃退出。
class MainActivity : AppCompatActivity() {
val exceptionHandler = CoroutineExceptionHandler { coroutineContext, throwable ->
Log.d("exceptionHandler", "${coroutineContext[CoroutineName]} $throwable")
}
fun load() {
lifecycleScope.launch(exceptionHandler) {
//省略...
}
lifecycleScope.launch(exceptionHandler) {
//省略...
}
lifecycleScope.launch(exceptionHandler) {
//省略...
}
}
}
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当出现这种情况的时候，像笔者这种有严重偷懒情结的人就开始抓狂了。为什么要写这么多遍 lifecycleScope.launch,同时每一次启动都要手动添加CoroutineExceptionHandler。难道就不能再简便一点吗？
当然可以，首先我们自定义一个异常处理,，我们在实现上只做一个简单的异常日志输出：
/**
* @param errCode 错误码
* @param errMsg 简要错误信息
* @param report 是否需要上报
*/
class GlobalCoroutineExceptionHandler(private val errCode: Int, private val errMsg: String = "", private val report: Boolean = false) : CoroutineExceptionHandler {
override val key: CoroutineContext.Key<*>
get() = CoroutineExceptionHandler
override fun handleException(context: CoroutineContext, exception: Throwable) {
val msg = exception.stackTraceToString()
Log.e("$errCode","GlobalCoroutineExceptionHandler:${msg}")
}
}
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然后我们在通过kotlin的扩展函数来简化我们的使用，去掉重复写lifecycleScope.launch和exceptionHandler的过程，我们就定义三个常用方法。
inline fun AppCompatActivity.requestMain(
errCode: Int = -1, errMsg: String = "", report: Boolean = false,
noinline block: suspend CoroutineScope.() -> Unit) {
lifecycleScope.launch(GlobalCoroutineExceptionHandler(errCode, errMsg, report)) {
block.invoke(this)
}
}
inline fun AppCompatActivity.requestIO(
errCode: Int = -1, errMsg: String = "", report: Boolean = false,
noinline block: suspend CoroutineScope.() -> Unit): Job {
return lifecycleScope.launch(Dispatchers.IO + GlobalCoroutineExceptionHandler(errCode, errMsg, report)) {
block.invoke(this)
}
}
inline fun AppCompatActivity.delayMain(
errCode: Int = -1, errMsg: String = "", report: Boolean = false,
delayTime: Long, noinline block: suspend CoroutineScope.() -> Unit) {
lifecycleScope.launch(GlobalCoroutineExceptionHandler(errCode, errMsg, report)) {
withContext(Dispatchers.IO) {
delay(delayTime)
}
block.invoke(this)
}
}
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这个时候我们就可以愉快的在Activity中使用了
class MainActivity : AppCompatActivity() {
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
setContentView(R.layout.activity_main)
requestMain {
delay(2000)
Toast.makeText(this@MainActivity,"haha",Toast.LENGTH_SHORT).show()
}
requestIO {
loadNetData()
}
delayMain(100){
Toast.makeText(this@MainActivity,"haha",Toast.LENGTH_SHORT).show()
}
}
private suspend fun loadNetData(){
//网络加载
}
}
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同样的我们再扩展一套基于Fragment的方法
inline fun Fragment.requestMain(
errCode: Int = -1, errMsg: String = "", report: Boolean = false,
noinline block: suspend CoroutineScope.() -> Unit) {
lifecycleScope.launch(GlobalCoroutineExceptionHandler(errCode, errMsg, report)) {
block.invoke(this)
}
}
inline fun Fragment.requestIO(
errCode: Int = -1, errMsg: String = "", report: Boolean = false,
noinline block: suspend CoroutineScope.() -> Unit) {
lifecycleScope.launch(Dispatchers.IO + GlobalCoroutineExceptionHandler(errCode, errMsg, report)) {
block.invoke(this)
}
}
inline fun Fragment.delayMain(
errCode: Int = -1, errMsg: String = "", report: Boolean = false, delayTime: Long,
noinline block: suspend CoroutineScope.() -> Unit) {
lifecycleScope.launch(GlobalCoroutineExceptionHandler(errCode, errMsg, report)) {
withContext(Dispatchers.IO) {
delay(delayTime)
}
block.invoke(this)
}
}
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然后也可以愉快的在Fragment中使用了
class HomeFragment:Fragment() {
init {
lifecycleScope.launchWhenCreated {
Toast.makeText(context,"Fragment创建了", Toast.LENGTH_SHORT).show()
}
}
override fun onCreateView(
inflater: LayoutInflater,
container: ViewGroup?,
savedInstanceState: Bundle?
): View? {
return inflater.inflate(R.layout.fragment_main,container,false)
}
override fun onViewCreated(view: View, savedInstanceState: Bundle?) {
super.onViewCreated(view, savedInstanceState)
requestMain {
//...
}
requestIO {
//...
}
delayMain(100){
//...
}
}
}
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这里需要提一下,可能有的人不太明白,为什么要把Activity和Fragment都分开写，他们都是使用的lifecycleScope，我们直接通过lifecycleScope扩展就不可以了吗。假如我们这么扩展：
inline fun LifecycleCoroutineScope.requestMain(
errCode: Int = -1, errMsg: String = "", report: Boolean = false,
noinline block: suspend CoroutineScope.() -> Unit) {
launch(GlobalCoroutineExceptionHandler(errCode, errMsg, report)) {
block.invoke(this)
}
}
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我们以Dailog为例,来启动一个协程：
val dialog = Dialog(this)
dialog.show()
(dialog.context as LifecycleOwner).lifecycleScope.requestMain {
withContext(Dispatchers.IO){
//网络加载
}
// 刷新UI
}
dialog.cancel()
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那么可能会出现一个什么问题？是的，内存泄露的问题以及错误的引用问题。虽然我的dialog被销毁了，但是我们lifecycleScope并不处于DESTROYED状态，所以我们的协程依然会执行，这个时候我们就会出现内存泄露和崩溃问题。
通过上面的学习，我们已经基本掌握了协程在Activity和Fragment中的使用方式。接下来我们讲解在Viewmodel中使用协程。
ViewModel中使用协程
如果我们想和在Activity和Fragment中一样的简便、快速的在ViewModel使用协程。那么我们就需要集成下面这个官方的ViewModel扩展库。
implementation "androidx.lifecycle:lifecycle-viewmodel-ktx:2.3.1"
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与Activity和Fragment不同的是，在ViewModel我们使用的不是lifecycleScope，而是使用viewModelScope，使用viewModelScope，使用viewModelScope。重要的事情说三遍。
这里一定要注意噢，之前就有好几个人问我为什么在viewmodel里面用不了协程，我开始纳闷半天咋就用不了呢。最后一问结果是在ViewModel使用lifecycleScope，这样做是不对滴。
public val ViewModel.viewModelScope: CoroutineScope
get() {
val scope: CoroutineScope? = this.getTag(JOB_KEY)
if (scope != null) {
return scope
}
return setTagIfAbsent(
JOB_KEY,
CloseableCoroutineScope(SupervisorJob() + Dispatchers.Main.immediate)
)
}
internal class CloseableCoroutineScope(context: CoroutineContext) : Closeable, CoroutineScope {
override val coroutineContext: CoroutineContext = context
override fun close() {
coroutineContext.cancel()
}
}
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viewModelScope相比较lifecycleScope实现会稍微简单一点。都是使用的SupervisorJob() + Dispatchers.Main上下文，同时最终的取消操作也类似lifecycleScope，只不过viewModelScope取消是在ViewModel的销毁的时候取消。
final void clear() {
mCleared = true;
if (mBagOfTags != null) {
synchronized (mBagOfTags) {
for (Object value : mBagOfTags.values()) {
closeWithRuntimeException(value);
}
}
}
onCleared();
}
<T> T setTagIfAbsent(String key, T newValue) {
T previous;
synchronized (mBagOfTags) {
previous = (T) mBagOfTags.get(key);
if (previous == null) {
mBagOfTags.put(key, newValue);
}
}
T result = previous == null ? newValue : previous;
if (mCleared) {
closeWithRuntimeException(result);
}
return result;
}
private static void closeWithRuntimeException(Object obj) {
if (obj instanceof Closeable) {
try {
((Closeable) obj).close();
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
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同样的通过上面的总结，我们也为ViewModel扩展一套常用的方法
inline fun ViewModel.requestMain(
errCode: Int = -1, errMsg: String = "", report: Boolean = false,
noinline block: suspend CoroutineScope.() -> Unit) {
viewModelScope.launch(GlobalCoroutineExceptionHandler(errCode, errMsg, report)) {
block.invoke(this)
}
}
inline fun ViewModel.requestIO(
errCode: Int = -1, errMsg: String = "", report: Boolean = false,
noinline block: suspend CoroutineScope.() -> Unit) {
viewModelScope.launch(Dispatchers.IO + GlobalCoroutineExceptionHandler(errCode, errMsg, report)) {
block.invoke(this)
}
}
inline fun ViewModel.delayMain(
errCode: Int = -1, errMsg: String = "", report: Boolean = false, delayTime: Long,
noinline block: suspend CoroutineScope.() -> Unit) {
viewModelScope.launch(GlobalCoroutineExceptionHandler(errCode, errMsg, report)) {
withContext(Dispatchers.IO) {
delay(delayTime)
}
block.invoke(this)
}
}
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然后我们就可以愉快的在ViewModel进行使用协程了。
class MainViewModel:ViewModel() {
init {
requestMain {
Log.d("MainViewModel", "主线程中启动协程")
}
requestIO {
Log.d("MainViewModel", "IO线程中启动协程进行网络加载")
}
delayMain(100){
Log.d("MainViewModel", "主线程中启动协程并延时一定时间")
}
}
}
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好了，常规使用协程的方式我都已经学会。但是我们在一些环境下如法使用使用lifecycleScope和viewModelScope的时候我们又该怎么办。比如:在Service、Dialog、PopWindow以及一些其他的环境中又该如何使用。
其他环境下使用协程
在这些环境中我们可以采用通用的方式进行处理，其实还是根据协程作用域的差异分为两类：
-
协同作用域：这一类我们就模仿MainScope自定义一个CoroutineScope。 -
主从(监督)作用域：这一类我们直接使用MainScope，然后在此基础上做一些扩展即可。
如果对这两个概念还不理解的，麻烦移步到第二章节里面仔细阅读一遍，这里就不再解释。
我们接下来模仿MainScope创建一个CoroutineScope，它是在主线程下执行，并且它的Job不是SupervisorJob。
@Suppress("FunctionName")
public fun NormalScope(): CoroutineScope = CoroutineScope(Dispatchers.Main)
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然后我再基于NormalScope和MainScope进行使用。我们就以Service为例来实现。
abstract class BaseService :Service(){
private val normalScope = NormalScope()
override fun onDestroy() {
normalScope.cancel()
super.onDestroy()
}
protected fun requestMain(
errCode: Int = -1, errMsg: String = "", report: Boolean = false,
block: suspend CoroutineScope.() -> Unit) {
normalScope.launch(GlobalCoroutineExceptionHandler(errCode, errMsg, report)) {
block.invoke(this)
}
}
protected fun requestIO(
errCode: Int = -1, errMsg: String = "", report: Boolean = false,
block: suspend CoroutineScope.() -> Unit): Job {
return normalScope.launch(Dispatchers.IO + GlobalCoroutineExceptionHandler(errCode, errMsg, report)) {
block.invoke(this)
}
}
protected fun delayMain(
delayTime: Long,errCode: Int = -1, errMsg: String = "", report: Boolean = false,
block: suspend CoroutineScope.() -> Unit) {
normalScope.launch(GlobalCoroutineExceptionHandler(errCode, errMsg, report)) {
withContext(Dispatchers.IO) {
delay(delayTime)
}
block.invoke(this)
}
}
}
复制代码
我们创建一个抽象类BaseService类，然后再定义一些基础使用方法后，我就可以快速的使用了
class MainService : BaseService() {
override fun onBind(intent: Intent): IBinder? = null
override fun onStartCommand(intent: Intent?, flags: Int, startId: Int): Int {
requestIO {
//网络加载
}
return super.onStartCommand(intent, flags, startId)
}
}
复制代码
同理在Dialog、PopWindow以及一些其他的环境中可以依照此方法，定义符合我们自己需求的CoroutineScope。一定要记得不要跨域使用，以及及时的关闭协程。
又到了文章末尾，在此章节中我们已经了解了协程结合Activity、Fragment、Lifecycle、Viewmodel的基础使用，以及如何简单的自定义一个协程，如果还有不清楚的地方，可在下方留言。
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作者：一个被摄影耽误的程序猿
来源：掘金
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