1. 前言
关于协程，可能大家最经常听到的一句话就是“协程是轻量级的线程”。一脸懵逼，有没有？这可是官方的slogan，严格意义上讲，一方面官方是想让大家把协程和线程产生一个直观关联，另一方面想宣传协程在性能上比线程更优，充分地说服大家去使用它。本文我将尝试把协程是什么讲明白。
2. 聊聊线程
既然说“协程是轻量级的线程”。那我们有必要先回顾下线程是什么？ 在泛Java程序中，要启动一个线程那太easy了，new一个Thread，重写run方法，调用start方法，就是这么简单。
public fun thread( start: Boolean = true, isDaemon: Boolean = false, contextClassLoader: ClassLoader? = null, name: String? = null, priority: Int = -1, block: () -> Unit ): Thread { val thread = object : Thread() { public override fun run() { block() } } if (isDaemon) thread.isDaemon = true if (priority > 0) thread.priority = priority if (name != null) thread.name = name if (contextClassLoader != null) thread.contextClassLoader = contextClassLoader if (start) thread.start() return thread }
简单是简单，不过也有不少弊端呢：
- 如果创建的线程数量超过了最大文件描述符数量，程序会报OOM的（当创建的线程的速度>线程消耗的速度时）
- 如果需要频繁创建线程去执行耗时非常短的代码，频繁的切换线程对性能也是有影响的
- 线程之间的通信比较复杂，把A线程的数据传递到B线程不那么容易
因为有了以上弊端，于是我们有了线程池。
3. 聊聊线程池
由于本文重点是讲协程，如果有同学对线程池不了解可以适当补补课，网上资料很多也不难。
线程池想必大部分同学都很熟悉了。缓存池，对象池，连接池，各种池相关的技术就是缓存技术。线程池缓存的对象就是线程。
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue) { this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler); }
我们可以看到线程池几个核心参数：
- corePoolSize核心线程池数量
- maximumPoolSize最大线程池数量
- BlockingQueue<Runnable> workQueue 工作队列，工作队列中保存的是Runnable对象
接下来再看下工作线程Worker的源码，它继承自Thread，它的run方法调用了runWorker方法，源码如下：
//ThreadPoolExecutor.java final void runWorker(Worker w) { Thread wt = Thread.currentThread(); Runnable task = w.firstTask; w.firstTask = null; w.unlock(); // allow interrupts boolean completedAbruptly = true; try { while (task != null || (task = getTask()) != null) { w.lock(); // If pool is stopping, ensure thread is interrupted; // if not, ensure thread is not interrupted. This // requires a recheck in second case to deal with // shutdownNow race while clearing interrupt if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) || (Thread.interrupted() && runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) && !wt.isInterrupted()) wt.interrupt(); try { beforeExecute(wt, task); Throwable thrown = null; try { task.run(); } catch (RuntimeException x) { thrown = x; throw x; } catch (Error x) { thrown = x; throw x; } catch (Throwable x) { thrown = x; throw new Error(x); } finally { afterExecute(task, thrown); } } finally { task = null; w.completedTasks++; w.unlock(); } } completedAbruptly = false; } finally { processWorkerExit(w, completedAbruptly); } }
我们看到该方法主要就是循环从workQueue中拿取可执行的runnable去执行。细心的同学可能会提出疑问了，如果while循环的条件不成立，那岂不是会导致线程直接退出。这种想法其实是个误区了，由于workQueue是BlockingQueue，如果队列中没有runnable对象，此处代码是会阻塞的，跳不出循环。
那么回到文章开头，"协程是轻量级的线程"，到底何物比线程还要轻量级。对了聪明的读者可能已经猜出来了，workQueue中的runnable。为了方便理解，我们可以把协程理解为线程执行的最小单位，工作队列中的Runnable，有源码为证。
代码来自kotlinx-coroutines-core-jvm:1.4.1 //1. AbstractCoroutine public abstract class AbstractCoroutine<in T> (...): JobSupport(active), Job, Continuation<T>, CoroutineScope //2. DispatchedContinuation internal class DispatchedContinuation<in T>( @JvmField val dispatcher: CoroutineDispatcher, @JvmField val continuation: Continuation<T> ) : DispatchedTask<T>(MODE_UNINITIALIZED), CoroutineStackFrame, Continuation<T> by continuation //3. DispatchedTask internal abstract class DispatchedTask<in T>( @JvmField public var resumeMode: Int ) : SchedulerTask() internal actual typealias SchedulerTask = Task //4.Task internal abstract class Task( @JvmField var submissionTime: Long, @JvmField var taskContext: TaskContext ) : Runnable { constructor() : this(0, NonBlockingContext) inline val mode: Int get() = taskContext.taskMode // TASK_XXX }
上述源码也可以简化为
public abstract class AbstractCoroutine<in T> (...): Runnable
简单讲协程就是一个Runnable，而且这个Runnable必须是存储在工作队列中，才能发挥它轻量级的优势。
题外话：线程，死循环，队列，MessageQueue。Android开发者最熟悉的MainThread不正天然的满足这些特性吗。难道说往Handler中post一个Runnable也是启动一个协程吗？如果这样类比能够让你更容易理解协程，那就这样理解吧，这样理解也没问题。只不过协程能做的远比往主线程post一个线程最小单位多多了。
既然线程池，MainThread已经充分地发挥了线程的性能。那么为什么还要有协程呢？协程在他们之上又解决了什么问题呢？
4. 聊聊协程
首先来看一个最简单的例子，在Activity中开启一个协程，然后在子线程中休眠10s，结束后在主线程中打印出子线程中返回的值。
//TestActivity.java MainScope().launch { val result = withContext(Dispatchers.IO) { Thread.sleep(10_000) println("I am running in ${Thread.currentThread()}") "Hello coroutines" } println("I am running in ${Thread.currentThread()} result is $result") }
打印结果如下，我们看到在子线程中睡眠，在主线程中打印子线程中返回的值。
2021-11-22 22:29:02.868 3407-3463/com.peter.viewgrouptutorial I/System.out: I am running in Thread[DefaultDispatcher-worker-1,5,main] 2021-11-22 22:29:02.874 3407-3407/com.peter.viewgrouptutorial I/System.out: I am running in Thread[main,5,main] result is Hello coroutines
咋一看，大家可能会有疑问了，老兄，实现这种需求，有必要这么复杂吗，老弟我三下五除二搞定好吗？看我的：
thread { Thread.sleep(10_000) println("I am running in ${Thread.currentThread()}") val result = "Hello coroutines" Handler(Looper.getMainLooper()).post { println("I am running in ${Thread.currentThread()} result is $result") } }
轻轻松松几行代码搞定，稳重而且不失风度，打印结果一模一样。
2021-11-22 22:35:59.016 3597-3655/com.peter.viewgrouptutorial I/System.out: I am running in Thread[Thread-3,5,main] 2021-11-22 22:35:59.020 3597-3597/com.peter.viewgrouptutorial I/System.out: I am running in Thread[main,5,main] result is Hello coroutines
那么问题来了，如果需求是在子线程中睡眠10s，将返回值返回给另一个子线程呢？当然用传统的线程也不是不能实现，如果用协程那就相当简单了
// 为了模拟出效果，特意使用只有一个线程的线程池来当Dispatcher MainScope().launch(Executors.newFixedThreadPool(1).asCoroutineDispatcher()) { val result = withContext(Dispatchers.IO) { Thread.sleep(10_000) println("I am running in ${Thread.currentThread()}") "Hello coroutines" } println("I am running in ${Thread.currentThread()} result is $result") }
打印结果如下，注意看是两个不同的线程：
2021-11-22 22:41:01.953 3872-3927/com.peter.viewgrouptutorial I/System.out: I am running in Thread[DefaultDispatcher-worker-1,5,main] 2021-11-22 22:41:01.960 3872-3926/com.peter.viewgrouptutorial I/System.out: I am running in Thread[pool-1-thread-1,5,main] result is Hello coroutines
5. 总结
所以在我看来，协程有以下几个特性：
- 将协程体封装成线程可执行的最小单位Runnable，准确讲是协程中的Continuation，通过分发机制分发到对应的线程对应的工作队列中
- Continuation会保存协程栈帧中的数据，在切换线程时把协程栈帧带过去，在切回线程时，又通过它把数据带回来。（没错，类似callback机制）
- 线程池对开发者封装了线程，只需要往里面submit Runnable就可以了。而协程同时对开发者封装了线程和Callback，开发者无需关心线程和线程切换的内在逻辑。
//TestActivity.java MainScope().launch { val result = withContext(Dispatchers.IO) { Thread.sleep(10_000) println("I am running in ${Thread.currentThread()}") "Hello coroutines" } println("I am running in ${Thread.currentThread()} result is $result") }
val coroutinesBodyRunnable = java.lang.Runnable { thread { Thread.sleep(10_000) println("I am running in ${Thread.currentThread()}") val result = "Hello coroutines" Handler(Looper.getMainLooper()).post { println("I am running in ${Thread.currentThread()} result is $result") } } } Handler(Looper.getMainLooper()).post(coroutinesBodyRunnable)
以上代码是等价的。时间原因，具体原理，后续再讲，敬请期待。如果觉得文章有帮助，帮我分享给周围的朋友吧。期待我们可以在评论中碰撞出更多的火花，一起探讨技术，一起进步。
