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Kotlin-作用域与上下文

协程上下文

在协程的源代码中协程的上下文是一个CoroutineContext接口，他就是一个存储实现了CoroutineContext接口的元素的集合，也就是协程上下文是各种不同元素的集合。其中主元素是协程中的 Job，Dispatcher和，ContinuationInterceptor等等的元素。

  • launch启动一个协程

默认启动通过launch启动一个协程的时候包含一个继承自作用域的CoroutineContext，和一个默认的启动模式，调度器和要执行的协程体，之后返回一个Job

此处说明一下调度器Dispatcher就是一个CoroutineDispatcher它实现了ContinuationInterceptor这个接口通过内部的interceptContinuation获取一个Continuation对象，通过resume和resumeWithException对协程体内部的执行的成功与否进行处理

Kotlin协程- 作用域

在协程的源代码中有一个接口 CoroutineScope用来指定协程的作用域

CoroutineContext：协程的上下文
MainScope：实现了 CoroutineScope接口 同时是通过调度器调度到了主线程的协程作用域
GlobalScope：实现了 CoroutineScope接口 同时执行了一个空的上下文对象的协程作用域
coroutineContext:通过这个方法可以在一个协程中启动协程是承袭他的上下文，同时内部的job将成为外部job 的子job，当一个父协程被取消的时候，所有它的子协程也会被递归的取消。
CoroutineScope（coroutineContext：CoroutineContext）：通过传递一个协程上下文实现作用域的创建

在协程的源代码中协程的上下文是一个CoroutineContext接口，他就是一个存储实现了CoroutineContext接口的元素的集合，也就是协程上下文是各种不同元素的集合。其中主元素是协程中的 Job，Dispatcher和，ContinuationInterceptor等等的元素。

CoroutineScope 源码

package kotlinx.coroutines

import kotlinx.coroutines.internal.*
import kotlinx.coroutines.intrinsics.*
import kotlin.coroutines.*
import kotlin.coroutines.intrinsics.*

public interface CoroutineScope {
    
    public val coroutineContext: CoroutineContext
}

public operator fun CoroutineScope.plus(context: CoroutineContext): CoroutineScope =
    ContextScope(coroutineContext + context)

@Suppress("FunctionName")
public fun MainScope(): CoroutineScope = ContextScope(SupervisorJob() + Dispatchers.Main)

@Suppress("EXTENSION_SHADOWED_BY_MEMBER")
public val CoroutineScope.isActive: Boolean
    get() = coroutineContext[Job]?.isActive ?: true

public object GlobalScope : CoroutineScope {
    override val coroutineContext: CoroutineContext
        get() = EmptyCoroutineContext
}

public suspend fun <R> coroutineScope(block: suspend CoroutineScope.() -> R): R =
    suspendCoroutineUninterceptedOrReturn { uCont ->
        val coroutine = ScopeCoroutine(uCont.context, uCont)
        coroutine.startUndispatchedOrReturn(coroutine, block)
    }

@Suppress("FunctionName")
public fun CoroutineScope(context: CoroutineContext): CoroutineScope =
    ContextScope(if (context[Job] != null) context else context + Job())

public fun CoroutineScope.cancel(cause: CancellationException? = null) {
    val job = coroutineContext[Job] ?: error("Scope cannot be cancelled because it does not have a job: $this")
    job.cancel(cause)
}

public fun CoroutineScope.cancel(message: String, cause: Throwable? = null): Unit = cancel(CancellationException(message, cause))

public fun CoroutineScope.ensureActive(): Unit = coroutineContext.ensureActive()

协程作用域本质是一个接口，既然是一个接口，那么它就可以被某个类去实现（implement)，实现它的那个类，也就具备了一些能力。

class MyClass: CoroutineScope {
    // MyClass就具备了CoroutineScope的一些能力
}

那么它具备了哪些能力呢？

当然是启动协程的能力和停止协程的能力。除了runBlocking有一些特殊外，launch和async其实都是CoroutineScope的扩展方法，它们两个都必须通过作用域才能调用。

比如我们有一个界面，里面有一些数据是需要通过网络或者文件或者数据库才能获取的，我们想通过协程去获取它们，但由于界面可能随时会被关闭，我们希望界面关闭的时候，协程就不要再去工作了。

我们可以这样写

class MyClass: CoroutineScope by CoroutineScope(Dispatchers.Default) {

    fun doWork() {
        launch {
            for (i in 0..100) {
                println("MyClass launch1 $i -----")
                delay(100)
            }
        }
    }

    fun destroy() {
        println("协程要停止了")
        (this as CoroutineScope).cancel()
    }
}

fun main() {

    val myClass = MyClass()

    // 因为myClass已经是一个CoroutineScope对象了，当然也可以通过这种方式来启动协程
    myClass.launch {
        for (i in 0..100) {
            println("MyClass launch1 $i *****")
            delay(100)
        }
    }

    myClass.doWork()
    Thread.sleep(500) // 让协程工作一会
    myClass.destroy() // myClass需要被回收了！
    Thread.sleep(500) // 等一会方便观察输出
}

当destroy被调用的时候，myClass的协程就都停止工作了，是不是很爽，很方便。这个设计将非常适合与在GUI程序上使用。

现在来小小的回顾下上面说的，协程必须要在CoroutineScope中才能启动，本质是launch和async是CoroutineScope的扩展方法，在一个协程作用域CoroutineScope中启动的协程，都将受到这个作用域的管控，可以通过这个作用域的对象来取消内部的所有协程。

上下文

CoroutineContext 源码

package kotlin.coroutines

@SinceKotlin("1.3")
public interface CoroutineContext {
 
    public operator fun <E : Element> get(key: Key<E>): E?

    public fun <R> fold(initial: R, operation: (R, Element) -> R): R

    public operator fun plus(context: CoroutineContext): CoroutineContext =
        if (context === EmptyCoroutineContext) this else // fast path -- avoid lambda creation
            context.fold(this) { acc, element ->
                val removed = acc.minusKey(element.key)
                if (removed === EmptyCoroutineContext) element else {
                    // make sure interceptor is always last in the context (and thus is fast to get when present)
                    val interceptor = removed[ContinuationInterceptor]
                    if (interceptor == null) CombinedContext(removed, element) else {
                        val left = removed.minusKey(ContinuationInterceptor)
                        if (left === EmptyCoroutineContext) CombinedContext(element, interceptor) else
                            CombinedContext(CombinedContext(left, element), interceptor)
                    }
                }
            }

    public fun minusKey(key: Key<*>): CoroutineContext

    public interface Key<E : Element>

    public interface Element : CoroutineContext {
        public val key: Key<*>

        public override operator fun <E : Element> get(key: Key<E>): E? =
            @Suppress("UNCHECKED_CAST")
            if (this.key == key) this as E else null

        public override fun <R> fold(initial: R, operation: (R, Element) -> R): R =
            operation(initial, this)

        public override fun minusKey(key: Key<*>): CoroutineContext =
            if (this.key == key) EmptyCoroutineContext else this
    }
}

协程作用域CoroutineScope的内部，又包含了一个协程上下文（CoroutineContext） 对象。

协程上下文对象中，是一个key-value的集合，其中，最重要的一个元素就是Job，它表示了当前上下文对应的协程执行单元。

它们的关系看起来就像是这样的：


launch 源码

public fun CoroutineScope.launch(
    context: CoroutineContext = EmptyCoroutineContext,
    start: CoroutineStart = CoroutineStart.DEFAULT,
    block: suspend CoroutineScope.() -> Unit
): Job {
    val newContext = newCoroutineContext(context)
    val coroutine = if (start.isLazy)
        LazyStandaloneCoroutine(newContext, block) else
        StandaloneCoroutine(newContext, active = true)
    coroutine.start(start, coroutine, block)
    return coroutine
}

async 源码

public fun <T> CoroutineScope.async(
    context: CoroutineContext = EmptyCoroutineContext,
    start: CoroutineStart = CoroutineStart.DEFAULT,
    block: suspend CoroutineScope.() -> T
): Deferred<T> {
    val newContext = newCoroutineContext(context)
    val coroutine = if (start.isLazy)
        LazyDeferredCoroutine(newContext, block) else
        DeferredCoroutine<T>(newContext, active = true)
    coroutine.start(start, coroutine, block)
    return coroutine
}

另外，launch和async启动后的协程，也是一个新的作用域，如下代码，我构造了好几个协程，并print出当前的Scope对象。

suspend fun main(){
    GlobalScope.launch {
        println("GlobalScope ${this.toString()}")
        launch {
            println("A ${this.toString()}")
            launch {
                println("A1 ${this.toString()}")
            }
        }
        launch {
            println("B ${this.toString()}")
        }
    }
    delay(10000)
}

运行结果：

GlobalScope StandaloneCoroutine{Active}@2d5a56c1
A StandaloneCoroutine{Active}@14e52dfc
B StandaloneCoroutine{Active}@21a66372
A1 StandaloneCoroutine{Active}@3b302464

可见，作用域启动新协程也是一个新的作用域，它们的关系可以并列，也可以包含，组成了一个作用域的树形结构。

默认情况下，每个协程都要等待它的子协程全部完成后，才能结束自己。这种形式，就被称为结构化的并发。

各种builder们

在官方文档上，launch、async被称为coroutine builder，我想不严谨的扩大一下这个概念，将经常使用到的都成为builder，我已经总结了它们的特性，列在下面的表格中：

总结

协程作用域本质是一个接口，我们可以手动声明这样一个接口，也可以让一个类实现这个接口。在语义上，仿佛就像定义了一个作用域，但又巧妙的在这个作用域的范围内，可以使用启动协程的方法了，启动的协程也自然的绑定在这个作用域上。

新启动的协程又会创建自己的作用域，可以自由的组合和包含，外层的协程必须要等到内部的协程全部完成了，才能完成自己的，这便是结构化的并发。

协程作用域实际上是绑定了一个Job对象，这个Job对象表示作用域内所有协程的执行单元，可以通过这个Job对象取消内部的协程。

作者:有腹肌的豌豆Z

原文链接:https://www.jianshu.com/p/7c9492aca407

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