史上最详 Android 版 kotlin 协程入门进阶实战 (三)(1)，面试 Android 岗
我们在开发 Android 应用时，出现未捕获的异常就会导致程序退出。同样的协程出现未捕获异常，也会导致应用退出。我们要处理异常，那就得先看看协程中的异常产生的流程是什么样的，协程中出现未捕获的异常时会出现哪些信息，如下：
private fun testCoroutineExceptionHandler(){
GlobalScope.launch {
val job = launch {
Log.d("${Thread.currentThread().name}", " 抛出未捕获异常")
throw NullPointerException("异常测试")
}
job.join()
Log.d("${Thread.currentThread().name}", "end")
}
}
我们抛出了一个NullPointerException异常但没有去捕获，所以会导致了应用崩溃退出。
D/DefaultDispatcher-worker-2: 抛出未捕获异常
E/AndroidRuntime: FATAL EXCEPTION: DefaultDispatcher-worker-1
Process: com.carman.kotlin.coroutine, PID: 22734
java.lang.NullPointerException: 异常测试
at com.carman.kotlin.coroutine.MainActivity11.invokeSuspend(MainActivity.kt:251)
at kotlin.coroutines.jvm.internal.BaseContinuationImpl.resumeWith(ContinuationImpl.kt:33)
at kotlinx.coroutines.DispatchedTask.run(DispatchedTask.kt:106)
at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler.runSafely(CoroutineScheduler.kt:571)
at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler$Worker.executeTask(CoroutineScheduler.kt:750)
at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler$Worker.runWorker(CoroutineScheduler.kt:678)
at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler$Worker.run(CoroutineScheduler.kt:665)
我们看到这个异常是在在CoroutineScheduler中产生的，虽然我们不知道CoroutineScheduler是个什么东西。但是我们可以从日志上运行的方法名称先大概的分析一下流程：
它先是创建一个CoroutineScheduler的一个Worker对象，接着运行Worker对象的run方法，然后runWorker方法调用了executeTask，紧接着又在executeTask里面执行了runSafely，再接着通过runSafely运行了DispatchedTask的run方法，最后DispatchedTask.run调用了continuation的resumeWith方法，resumeWith方法中在执行invokeSuspend的时候抛出了异常。
再来个通熟一点的，你们应该就能猜出大概意思来。雇主先是找包工头CoroutineScheduler要了一个工人Worker，然后给这个工人安排了一个搬砖任务DispatchedTask，同时告诉这个工人他要安全runSafely的搬砖，然后雇主就让工人Worker开始工作runWorker，工人Worker就开始执行executeTask雇主吩咐的任务DispatchedTask，最后通过resumeWith来执行invokeSuspend的时候告诉雇主出现了问题(抛出了异常).
别着急，仔细想一想，有没有发现这个跟ThreadPoolExecutor线程池和Thread线程的运行很像。包工头就像是ThreadPoolExecutor线程池，工人就是Thread线程。
我们通过线程池(CoroutineScheduler)创建了一个Thread线程(Worker)，然后开始执行线程(runWorker)，线程里面通过executeTask执行一个任务DispatchedTask，在执行任务的时候我们通过try..catch来保证任务安全执行runSafely，然后在DispatchedTask执行任务的时候，因为运行出现异常，所以在catch中通过resumeWith来告知结果线程出问题了。咦，逻辑好像突然变得清晰很多。
这么看的话，这个协程异常的产生是不是基本原理就出来了。那么我们接下里看看是不是正如我们所想的，我们先找到CoroutineScheduler看看他的实现:
internal class CoroutineScheduler(...) : Executor, Closeable {
@JvmField
val globalBlockingQueue = GlobalQueue()
fun runSafely(task: Task) {
try {
task.run()
} catch (e: Throwable) {
val thread = Thread.currentThread()
thread.uncaughtExceptionHandler.uncaughtException(thread, e)
} finally {
unTrackTask()
}
}
//省略...
internal inner class Worker private constructor() : Thread() {
override fun run() = runWorker()
private fun runWorker() {
var rescanned = false
while (!isTerminated && state != WorkerState.TERMINATED) {
val task = findTask(mayHaveLocalTasks)
if (task != null) {
rescanned = false
minDelayUntilStealableTaskNs = 0L
executeTask(task)
continue
} else {
mayHaveLocalTasks = false
}
//省略...
continue
}
}
private fun executeTask(task: Task) {
//省略...
runSafely(task)
//省略...
}
fun findTask(scanLocalQueue: Boolean): Task? {
if (tryAcquireCpuPermit()) return findAnyTask(scanLocalQueue)
val task = if (scanLocalQueue) {
localQueue.poll() ?: globalBlockingQueue.removeFirstOrNull()
} else {
globalBlockingQueue.removeFirstOrNull()
}
return task ?: trySteal(blockingOnly = true)
}
//省略...
}
//省略...
}
哎呀呀，不得了，跟我们上面想的一模一样。CoroutineScheduler继承Executor，Worker继承Thread，同时runWorker也是线程的run方法。在runWorker执行了executeTask(task)，接着在executeTask调用中runSafely(task)，然后我们看到runSafely使用try..catch了这个task任务的执行，最后在catch中抛出了未捕获的异常。那么很明显这个 task 肯定就是我们的DispatchedTask,那就到这里结束了么
很明显并没有，我们看到catch中抛出的是个线程的uncaughtExceptionHandler，这个我们就很熟了，在 Android 开发中都是通过这个崩溃信息。但是这个明显不是我们这次的目标。
继续往下分析，我们看看这个task到底是不是DispatchedTask。回到executeTask(task)的调用出，我们看到这个task是通过findTask获取的，而这个task又是在findTask中通过CoroutineScheduler线程池中的globalBlockingQueue队列中取出的，我们看看这个GlobalQueue：
internal class GlobalQueue : LockFreeTaskQueue<Task>(singleConsumer = false)
internal actual typealias SchedulerTask = Task
我可以看到这个队列里面存放的就是Task，又通过 kotlin 语言中的[typealias](
)给Task取了一个SchedulerTask的别名。而DispatchedTask继承自SchedulerTask，那么DispatchedTask的来源就解释清楚了。
internal abstract class DispatchedTask<in T>(
@JvmField public var resumeMode: Int
) : SchedulerTask() {
//省略...
internal open fun getExceptionalResult(state: Any?): Throwable? =
(state as? CompletedExceptionally)?.cause
public final override fun run() {
assert { resumeMode != MODE_UNINITIALIZED }
val taskContext = this.taskContext
var fatalException: Throwable? = null
try {
val delegate = delegate as DispatchedContinuation<T>
val continuation = delegate.continuation
withContinuationContext(continuation, delegate.countOrElement) {
val context = continuation.context
val state = takeState()
val exception = getExceptionalResult(state)
val job = if (exception == null && resumeMode.isCancellableMode) context[Job] else null
if (job != null && !job.isActive) {
val cause = job.getCancellationException()
cancelCompletedResult(state, cause)
continuation.resumeWithStackTrace(cause)
} else {
if (exception != null) {
continuation.resumeWithException(exception)
} else {
continuation.resume(getSuccessfulResult(state))
}
}
}
} catch (e: Throwable) {
fatalException = e
} finally {
val result = runCatching { taskContext.afterTask() }
handleFatalException(fatalException, result.exceptionOrNull())
}
}
}
接着我们继续看DispatchedTask的run方法，前面怎么获取exception 的我们先不管，直接看当exception 不为空时，通过continuation的resumeWithException返回了异常。我们在上面提到过continuation，在挂起函数的挂起以后，会通过Continuation调用resumeWith函数恢复协程的执行，同时返回Result<T>类型的成功或者失败。实际上resumeWithException调用的是resumeWith,只是它是个扩展函数，只是它只能返回Result.failure。同时异常就这么被Continuation无情抛出。
public inline fun <T> Continuation<T>.resumeWithException(exception: Throwable): Unit =
resumeWith(Result.failure(exception))
诶，不对啊，我们在这里还没有执行invokeSuspend啊，你是不是说错了。
是滴，这里只是一种可能，我们现在回到调用continuation的地方，这里的continuation在前面通过DispatchedContinuation得到的，而实际上DispatchedContinuation是个BaseContinuationImpl对象（这里不扩展它是怎么来的，不然又得从头去找它的来源）。
val delegate = delegate as DispatchedContinuation<T>
val continuation = delegate.continuation
internal abstract class BaseContinuationImpl(
public val completion: Continuation<Any?>?
) : Continuation<Any?>, CoroutineStackFrame, Serializable {
public final override fun resumeWith(result: Result<Any?>) {
var current = this
var param = result
while (true) {
probeCoroutineResumed(current)
with(current) {
val completion = completion!! // fail fast when trying to resume continuation
val outcome: Result<Any?> =
try {
val outcome = invokeSuspend(param)
if (outcome === COROUTINE_SUSPENDED) return
Result.success(outcome)
} catch (exception: Throwable) {
Result.failure(exception)
}
releaseIntercepted() // this state machine instance is terminating
if (completion is BaseContinuationImpl) {
current = completion
param = outcome
} else {
completion.resumeWith(outcome)
return
}
}
}
}
}
可以看到最终这里面invokeSuspend才是真正调用我们协程的地方。最后也是通过Continuation调用resumeWith函数恢复协程的执行，同时返回Result<T>类型的结果。和我们上面说的是一样的，只是他们是在不同阶段。
那、那、那、那下面那个finally它又是有啥用，我们都通过resumeWithException把异常抛出去了，为啥下面又还有个handleFatalException,这货又是干啥用的？？？
handleFatalException主要是用来处理kotlinx.coroutines库的异常，我们这里大致的了解下就行了。主要分为两种：
kotlinx.coroutines库或编译器有错误，导致的内部错误问题。ThreadContextElement也就是协程上下文错误,这是因为我们提供了不正确的ThreadContextElement实现,导致协程处于不一致状态。
public interface ThreadContextElement<S> : CoroutineContext.Element {
public fun updateThreadContext(context: CoroutineContext): S
public fun restoreThreadContext(context: CoroutineContext, oldState: S)
}
我们看到handleFatalException实际是调用了handleCoroutineException方法。handleCoroutineException是kotlinx.coroutines库中的顶级函数
public fun handleFatalException(exception: Throwable?, finallyException: Throwable?) {
//省略....
handleCoroutineException(this.delegate.context, reason)
}
public fun handleCoroutineException(context: CoroutineContext, exception: Throwable) {
try {
context[CoroutineExceptionHandler]?.let {
it.handleException(context, exception)
return
}
} catch (t: Throwable) {
handleCoroutineExceptionImpl(context, handlerException(exception, t))
return
}
handleCoroutineExceptionImpl(context, exception)
}
我们看到handleCoroutineException会先从协程上下文拿CoroutineExceptionHandler，如果我们没有定义的CoroutineExceptionHandler话，它将会调用handleCoroutineExceptionImpl抛出一个uncaughtExceptionHandler导致我们程序崩溃退出。
internal actual fun handleCoroutineExceptionImpl(context: CoroutineContext, exception: Throwable) {
for (handler in handlers) {
try {
handler.handleException(context, exception)
} catch (t: Throwable) {
val currentThread = Thread.currentThread()
currentThread.uncaughtExceptionHandler.uncaughtException(currentThread, handlerException(exception, t))
}
}
val currentThread = Thread.currentThread()
currentThread.uncaughtExceptionHandler.uncaughtException(currentThread, exception)
}
不知道各位是否理解了上面的流程，笔者最开始的时候也是被这里来来回回的。绕着晕乎乎的。如果没看懂的话，可以休息一下，揉揉眼睛，倒杯热水，再回过头捋一捋。
好滴，到此处为止。我们已经大概的了解 kotlin 协程中异常是如何抛出的,下面我们就不再不过多延伸。下面我们来说说异常的处理。
[](
)协程的异常处理
kotlin 协程异常处理我们要分成两部分来看，通过上面的分解我们知道一种异常是通过resumeWithException抛出的，还有一种异常是直接通过CoroutineExceptionHandler抛出，那么我们现在就开始讲讲如何处理异常。
第一种：当然就是我们最常用的try..catch大法啦，只要有异常崩溃我就先try..catch下，先不管流程对不对，我先保住我的程序不能崩溃。
private fun testException(){
GlobalScope.launch{
launch(start = CoroutineStart.UNDISPATCHED) {
Log.d("${Thread.currentThread().name}", " 我要开始抛异常了")
try {
throw NullPointerException("异常测试")
} catch (e: Exception) {
e.printStackTrace()
}
}
Log.d("${Thread.currentThread().name}", "end")
}
}
D/DefaultDispatcher-worker-1: 我要开始抛异常了
W/System.err: java.lang.NullPointerException: 异常测试
W/System.err: at com.carman.kotlin.coroutine.MainActivity1$1.invokeSuspend(MainActivity.kt:252)
W/System.err: at com.carman.kotlin.coroutine.MainActivity1$1.invoke(Unknown
//省略...
D/DefaultDispatcher-worker-1: end
诶嘿，这个时候我们程序没有崩溃，只是输出了警告日志而已。那如果遇到try..catch搞不定的怎么办，或者遗漏了需要try..catch的位置怎么办。比如：
private fun testException(){
var a:MutableList<Int> = mutableListOf(1,2,3)
GlobalScope.launch{
launch {
Log.d("${Thread.currentThread().name}","我要开始抛异常了" )
try {
launch{
Log.d("{a[1]}")
}
a.clear()
} catch (e: Exception) {
e.printStackTrace()
}
}
Log.d("${Thread.currentThread().name}", "end")
}
}
D/DefaultDispatcher-worker-1: end
D/DefaultDispatcher-worker-2: 我要开始抛异常了
E/AndroidRuntime: FATAL EXCEPTION: DefaultDispatcher-worker-2
Process: com.carman.kotlin.coroutine, PID: 5394
java.lang.IndexOutOfBoundsException: Index: 1, Size: 0
at java.util.ArrayList.get(ArrayList.java:437)
at com.carman.kotlin.coroutine.MainActivity11.invokeSuspend(MainActivity.kt:252)
at kotlin.coroutines.jvm.internal.BaseContinuationImpl.resumeWith(ContinuationImpl.kt:33)
at kotlinx.coroutines.DispatchedTask.run(DispatchedTask.kt:106)
at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler.runSafely(CoroutineScheduler.kt:571)
at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler$Worker.executeTask(CoroutineScheduler.kt:750)
at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler$Worker.runWorker(CoroutineScheduler.kt:678)
at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler$Worker.run(CoroutineScheduler.kt:665)
当你以为使用try..catch就能捕获的时候，然而实际并没有。这是因为我们的try..catch使用方式不对，我们必须在使用a[1]时候再用try..catch捕获才行。那就有人会想那我每次都记得使用try..catch就好了。
是，当然没问题。但是你能保证你每次都能记住吗，你的同一战壕里的战友会记住吗。而且当你的逻辑比较复杂的时候，你使用那么多try..catch你代码阅读性是不是降低了很多后，你还能记住哪里有可能会出现异常吗。
这个时候就需要使用协程上下文中的CoroutineExceptionHandler。我们在上一篇文章讲解协程上下文的时候提到过，它是协程上下文中的一个Element，是用来捕获协程中未处理的异常。
public interface CoroutineExceptionHandler : CoroutineContext.Element {
public companion object Key : CoroutineContext.Key<CoroutineExceptionHandler>
public fun handleException(context: CoroutineContext, exception: Throwable)
}
我们稍作修改：
private fun testException(){
val exceptionHandler = CoroutineExceptionHandler { coroutineContext, throwable ->
Log.d("exceptionHandler", "throwable")
}
GlobalScope.launch(CoroutineName("异常处理") + exceptionHandler){
val job = launch{
Log.d("${Thread.currentThread().name}","我要开始抛异常了" )
throw NullPointerException("异常测试")
}
Log.d("${Thread.currentThread().name}", "end")
}
}
D/DefaultDispatcher-worker-1: 我要开始抛异常了
D/exceptionHandler: CoroutineName(异常处理) ：java.lang.NullPointerException: 异常测试
D/DefaultDispatcher-worker-2: end
这个时候即使我们没有使用try..catch去捕获异常，但是异常还是被我们捕获处理了。是不是感觉异常处理也没有那么难。那如果按照上面的写，我们是不是得在每次启动协程的时候，也需要跟try..catch一样都需要加上一个CoroutineExceptionHandler呢？ 这个时候我们就看出来，各位是否真的有吸收前面讲解的知识：
第一种：我们上面讲解的
协程作用域部分你已经消化吸收，那么恭喜你接下来的你可以大概的过一遍或者选择跳过了。因为接下来的部分和协程作用域中说到的内容大体一致。第二种：除第一种的，都是第二种。那你接下来你就得认证仔细的看了。
我们之前在讲到协同作用域和主从(监督)作用域的时候提到过，异常传递的问题。我们先来看看协同作用域:
协同作用域如果子协程抛出未捕获的异常时，会将异常传递给父协程处理，如果父协程被取消，则所有子协程同时也会被取消。
容我盗个官方图
默认情况下，当协程因出现异常失败时，它会将异常传播到它的父级，父级会取消其余的子协程，同时取消自身的执行。最后将异常在传播给它的父级。当异常到达当前层次结构的根，在当前协程作用域启动的所有协程都将被取消。
我们在前一个案例的基础上稍作做一下修改，只在父协程上添加CoroutineExceptionHandler，照例上代码：
private fun testException(){
val exceptionHandler = CoroutineExceptionHandler { coroutineContext, throwable ->
Log.d("exceptionHandler", "throwable")
}
GlobalScope.launch(CoroutineName("父协程") + exceptionHandler){
val job = launch(CoroutineName("子协程")) {
Log.d("${Thread.currentThread().name}","我要开始抛异常了" )
for (index in 0..10){
launch(CoroutineName("孙子协程 $index")) {
Log.d("{coroutineContext[CoroutineName]}" )
}
}
还未添加个人签名 2021.10.31 加入
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