1 它是什么（协程 和 Kotlin 协程）
1.1 协程是什么
维基百科：协程，英文 Coroutine [kəru’tin] （可入厅），是计算机程序的一类组件，推广了协作式多任务的子程序，允许执行被挂起与被恢复。
作为 Google 钦定的 Android 开发首选语言 Kotlin，协程并不是 Kotlin 提出来的新概念，目前有协程概念的编程语言有 Lua 语言、Python 语言、Go 语言、C 语言等，它只是一种编程思想，不局限于特定的语言。
而每一种编程语言中的协程的概念及实现又不完全一样，本次分享主要讲 Kotlin 协程。
1.2 Kotlin 协程是什么
Kotlin 官网：协程是轻量级线程
可简单理解：一个线程框架，是全新的处理并发的方式，也是 Android 上方便简化异步执行代码的方式
类似于 Java：线程池 Android：Handler 和 AsyncTask，RxJava 的 Schedulers
注：Kotlin 不仅仅是面向 JVM 平台的，还有 JS/Native，如果用 kotlin 来写前端，那 Koltin 的协程就是 JS 意义上的协程。如果仅仅 JVM 平台，那确实应该是线程框架。
1.3 进程、线程、协程比较
可通过以下两张图理解三者的不同和关系
2 为什么选择它（协程解决什么问题）
异步场景举例：
第一步：接口获取当前用户 token 及用户信息
第二步：将用户的昵称展示界面上
第三步：然后再通过这个 token 获取当前用户的消息未读数
第四步：并展示在界面上
2.1 现有方案实现
apiService.getUserInfo().enqueue(object :Callback<User>{ override fun onResponse(call: Call<User>, response: Response<User>) { val user = response.body() tvNickName.text = user?.nickName apiService.getUnReadMsgCount(user?.token).enqueue(object :Callback<Int>{ override fun onResponse(call: Call<Int>, response: Response<Int>) { val tvUnReadMsgCount = response.body() tvMsgCount.text = tvUnReadMsgCount.toString() } }) }})
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现有方案如何拿到异步任务的数据，得不到就毁掉哈哈哈，就是通过回调函数来解决。
若嵌套多了，这种画风是不是有点回调地狱的感觉，俗称的「callback hell」
2.2 协程实现
mainScope.launch { val user = apiService.getUserInfoSuspend() //IO线程请求数据 tvNickName.text = user?.nickName //UI线程更新界面 val unReadMsgCount = apiService.getUnReadMsgCountSuspend(user?.token) //IO线程请求数据 tvMsgCount.text = unReadMsgCount.toString() //UI线程更新界面}
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suspend fun getUserInfoSuspend() :User? { return withContext(Dispatchers.IO){ //模拟网络请求耗时操作 delay(10) User("asd123", "userName", "nickName") }}
suspend fun getUnReadMsgCountSuspend(token:String?) :Int{ return withContext(Dispatchers.IO){ //模拟网络请求耗时操作 delay(10) 10 }}
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红色框框内的就是一个协程代码块。
可以看得出在协程实现中告别了 callback，所以再也不会出现回调地狱这种情况了，协程解决了回调地狱
协程可以让我们用同步的代码写出异步的效果，这也是协程最大的优势，异步代码同步去写。
小结：协程可以异步代码同步去写，解决回调地狱，让程序员更方便地处理异步业务，更方便地切线程，保证主线程安全。
它是怎么做到的？
3 它是怎么工作的（协程的原理浅析）
3.1 协程的挂起和恢复
挂起（非阻塞式挂起）
suspend 关键字，它是协程中核心的关键字，是挂起的标识。
下面看一下上述示例代码切换线程的过程：
每一次从主线程切到 IO 线程都是一次协程的挂起操作；
每一次从 IO 线程切换主线程都是一次协程的恢复操作；
挂起和恢复是 suspend 函数特有的能力，其他函数不具备，挂起的内容是协程，不是挂起线程，也不是挂起函数，当线程执行到 suspend 函数的地方，不会继续执行当前协程的代码了，所以它不会阻塞线程，是非阻塞式挂起。
有挂起必然有恢复流程， 恢复是指将已经被挂起的目标协程从挂起之处开始恢复执行。在协程中，挂起和恢复都不需要我们手动处理，这些都是 kotlin 协程帮我们自动完成的。
那 Kotlin 协程是如何帮我们自动实现挂起和恢复操作的呢？
它是通过 Continuation 来实现的。 [kənˌtɪnjuˈeɪʃ(ə)n] （继续；延续；连续性；后续部分）
3.2 协程的挂起和恢复的工作原理（Continuation）
CPS + 状态机
Java 中没有 suspend 函数，suspend 是 Kotlin 中特有的关键字，当编译时，Kotlin 编译器会将含有 suspend 关键字的函数进行一次转换。
这种被编译器转换在 kotlin 中叫 CPS 转换（cotinuation-passing-style）。
转换流程如下所示
程序员写的挂起函数代码：
suspend fun getUserInfo() : User { val user = User("asd123", "userName", "nickName") return user}
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假想的一种中间态代码（便于理解）：
fun getUserInfo(callback: Callback<User>): Any? { val user = User("asd123", "userName", "nickName") callback.onSuccess(user) return Unit}
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转换后的代码：
fun getUserInfo(cont: Continuation<User>): Any? { val user = User("asd123", "userName", "nickName") cont.resume(user) return Unit}
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我们通过 Kotlin 生成字节码工具查看字节码，然后将其反编译成 Java 代码：
@Nullablepublic final Object getUserInfo(@NotNull Continuation $completion) { User user = new User("asd123", "userName", "nickName"); return user;}
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这也验证了确实是会通过引入一个 Continuation 对象来实现恢复的流程，这里的这个 Continuation 对象中包含了 Callback 的形态。
它有两个作用：1. 暂停并记住执行点位；2. 记住函数暂停时刻的局部变量上下文。
所以为什么我们可以用同步的方式写异步代码，是因为 Continuation 帮我们做了回调的流程。
下面看一下这个 Continuation 的源码部分
可以看到这个 Continuation 中封装了一个 resumeWith 的方法，这个方法就是恢复用的。
internal abstract class BaseContinuationImpl() : Continuation<Any?> {
public final override fun resumeWith(result: Result<Any?>) { //省略好多代码 invokeSuspend() //省略好多代码 }
protected abstract fun invokeSuspend(result: Result<Any?>): Any?}
internal abstract class ContinuationImpl( completion: Continuation<Any?>?, private val _context: CoroutineContext?) : BaseContinuationImpl(completion) {
protected abstract fun invokeSuspend(result: Result<Any?>): Any?
//invokeSuspend() 这个方法是恢复的关键一步
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继续看上述例子：
这是一个 CPS 之前的代码：
suspend fun testCoroutine() { val user = apiService.getUserInfoSuspend() //挂起函数 IO线程 tvNickName.text = user?.nickName //UI线程更新界面 val unReadMsgCount = apiService.getUnReadMsgCountSuspend(user?.token) //挂起函数 IO线程 tvMsgCount.text = unReadMsgCount.toString() //UI线程更新界面}
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当前挂起函数里有两个挂起函数
通过 kotlin 编译器编译后：
fun testCoroutine(completion: Continuation<Any?>): Any? { // TestContinuation本质上是匿名内部类 class TestContinuation(completion: Continuation<Any?>?) : ContinuationImpl(completion) { // 表示协程状态机当前的状态 var label: Int = 0
// 两个变量，对应原函数的2个变量 lateinit var user: Any lateinit var unReadMsgCount: Int
// result 接收协程的运行结果 var result = continuation.result
// suspendReturn 接收挂起函数的返回值 var suspendReturn: Any? = null
// CoroutineSingletons 是个枚举类 // COROUTINE_SUSPENDED 代表当前函数被挂起了 val sFlag = CoroutineSingletons.COROUTINE_SUSPENDED
// invokeSuspend 是协程的关键 // 它最终会调用 testCoroutine(this) 开启协程状态机 // 状态机相关代码就是后面的 when 语句 // 协程的本质，可以说就是 CPS + 状态机 override fun invokeSuspend(_result: Result<Any?>): Any? { result = _result label = label or Int.Companion.MIN_VALUE return testCoroutine(this) } }
// ... val continuation = if (completion is TestContinuation) { completion } else { // 作为参数 // ↓ TestContinuation(completion)
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loop = truewhile(loop) {when (continuation.label) { 0 -> { // 检测异常 throwOnFailure(result)
// 将 label 置为 1，准备进入下一次状态 continuation.label = 1
// 执行 getUserInfoSuspend（第一个挂起函数） suspendReturn = getUserInfoSuspend(continuation)
// 判断是否挂起 if (suspendReturn == sFlag) { return suspendReturn } else { result = suspendReturn //go to next state } }
1 -> { throwOnFailure(result)
// 获取 user 值 user = result as Any
// 准备进入下一个状态 continuation.label = 2
// 执行 getUnReadMsgCountSuspend suspendReturn = getUnReadMsgCountSuspend(user.token, continuation)
// 判断是否挂起 if (suspendReturn == sFlag) { return suspendReturn } else { result = suspendReturn //go to next state } }
2 -> { throwOnFailure(result)
user = continuation.mUser as Any unReadMsgCount = continuation.unReadMsgCount as Int loop = false}}
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通过一个 label 标签控制分支代码执行,label 为 0,首先会进入第一个分支,首先将 label 设置为下一个分支的数值,然后执行第一个 suspend 方法并传递当前 Continuation,得到返回值,如果是 COROUTINE SUSPENDED,协程框架就直接 return,协程挂起,当第一个 suspend 方法执行完成,会回调 Continuation 的 invokeSuspend 方法,进入第二个分支执行,以此类推执行完所有 suspend 方法。
每一个挂起点和初始挂起点对应的 Continuation 都会转化为一种状态，协程恢复只是跳转到下一种状态中。挂起函数将执行过程分为多个 Continuation 片段，并且利用状态机的方式保证各个片段是顺序执行的。
小结：协程的挂起和恢复的本质是 CPS + 状态机
4 总结
总结几个不用协程实现起来很麻烦的骚操作：
如果有一个函数，它的返回值需要等到多个耗时的异步任务都执行完毕返回之后，组合所有任务的返回值作为 最终返回值
如果有一个函数，需要顺序执行多个网络请求，并且后一个请求依赖前一个请求的执行结果
当前正在执行一项异步任务，但是你突然不想要它执行了，随时可以取消
如果你想让一个任务最多执行 3 秒，超过 3 秒则自动取消
Kotlin 协程之所以被认为是假协程，是因为它并不在同一个线程运行，而是真的会创建多个线程。
Kotlin 协程在 Android 上只是一个类似线程池的封装，真就是一个线程框架。但是它却可以让我们用同步的代码风格写出异步的效果，至于怎么做的，这个不需要我们操心，这些都是 kotlin 帮我们处理好了，我们需要关心的是怎么用好它
它就是一个线程框架。
作者：京东物流 王斌
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