0x0、引言

Kotlin 1.3 版本开始引入协程 Coroutine，简练的官方文档 和 网上一堆浅尝辄止的文章让我心里没底，不想止步于仅仅知道：

① Android中，Kotlin协程用于解决：处理耗时任务 和 保证主线程安全；

② 利用Kotlin协程，可以用看起来：同步 的方式编写 异步 代码；

③ 基础的API调用；

我还想了解更多，如协程的概念，Kotlin协程在实际开发中的使用，背后的原理等，遂有此文。

Kotlin协程的源码还没啃完，此系列目前只能算是笔记，边看边学，部分内容摘取自参考文献，只是让潜意识里有这些概念，后续看完源码，缕清思路再来整理一波，有纰漏之处，欢迎评论区友善指出，一起讨论学习，谢谢~

本文主要阐述一些概念相关的东西，一些前置知识，有所了解得可直接跳过。

0x1、追根溯源

1、同步 & 异步

先撇开编程相关的东西不说，通过 坐公交 的形象化例子帮助理解 同步与异步：

乘客排队等公交，车来了，前门扫码上车，一个扫完到下一个扫，一种 串行化 的关系，这是 同步；

前门乘客上车，后门乘客下车，互不影响，同时进行，一种 并行化 的关系，这是 异步。

我们把乘客上车和下车，看做是两个 任务，司机开车也是一个任务，跟这两个任务是异步关系。异步说明两者可以同时进行，乘客还没上完车，司机直接把车开走，也是可以的：

不过这显然不合常理，正常来说：司机应该等乘客上下车完毕才发车，那司机怎么知道：

常规操作有两种：

轮询(主动)：每隔一段时间查看下前后门监控，看下还有没有乘客；

回调(被动)：早期的公交车上都会配有一个乘车员，没乘客上下车了，她就会喊司机开车；

2、堵塞 & 非堵塞

同步和异步的关注点是 是否同时进行，而堵塞和非堵塞关注的是 能否继续进行，还是坐公交的例子：

有乘客上下车，司机发车就需要等待，此时司机发车的任务处于 堵塞 状态；

乘客都上下车完毕，司机又可以发车了，此时司机发车的任务处于 非堵塞 状态；

堵塞的真正含义：关心的事物由于某些原因，无法继续进行，因此让你等待。

等待：只是堵塞的一个副作用，表明随时间流逝，没有任何有意义的事物发生或进行。

堵塞时，没必要干等着，可以做点其他无关的事物，因为这不影响你对相关事情的等待；

比如司机等发车时，可以喝喝茶、看看手机等，但不能离开。

计算机没人那么灵活，堵塞时干等最容易实现，只需挂起线程，让出CPU即可，等条件满足时，在重新调度此线程。

3、程序

回到编程相关，任务 对应计算机中的 程序，定义如下：

为了完成特定任务，用某种编程语言编写的一组指令集合(一组 静态代码)

CPU处理器 会 逐条执行指令，哪怕出现外部中断，也只是从当前程序切到另一段程序，继续逐条执行。

和预期一致，代码 逐条执行，但有些业务场景 顺序结构 就无能为力了，比如：

女朋友：你下班后去超市买10个鸡蛋回来，看到有卖西瓜的就买1个

此时，需要用到四种 基础控制流 中的另外一种 → 选择执行：

剩下两种基础控制流为 迭代和递归，我们使用 控制流 来完成 逻辑流，程序执行到哪，逻辑就执行到哪，这样的程序结构清晰，可读性好，比较符合编程人员的思维习惯，这也是 同步编程 的方式。

4、进程

同一时刻只有一个程序在内存中被CPU调用运行

假设有A、B两个程序，A正在运行，此时需要读取大量输入数据(IO操作)，那么CPU只能干等，直到A数据读取完毕，再继续往下执行，A执行完，再去执行程序B，白白浪费CPU资源。

看着有点蠢，能不能这样：

当程序A读取数据的时，切换 到程序B去执行，当A读取完数据，让程序B暂停，切换 回程序A执行？

当然可以，不过在计算机里 切换 这个名词被细分为两种状态：

挂起：保存程序的当前状态，暂停当前程序；

激活：恢复程序状态，继续执行程序；

这种切换，涉及到了 程序状态的保存和恢复，而且程序A和B所需的系统资源(内存、硬盘等)是不一样的，那还需要一个东西来记录程序A和B各自需要什么资源，还有系统控制程序A和B切换，要一个标志来识别等等，所以就有了一个叫 进程的抽象。

进程的定义

程序在一个数据集上的一次动态执行过程，一般由下述三个部分组成：

• 程序：描述进程要完成的功能及如何完成；

• 数据集：程序在执行过程中所需的资源；

• 进程控制块：记录进程的外部特征，描述执行变化过程，系统利用它来控制、管理进程，系统感知进程存在的唯一标志。

进程是系统进行 资源分配和调度 的一个 独立单位。

进程的出现使得多个程序得以 并发 执行，提高了系统效率及资源利用率，但存在下述问题：

① 单个进程只能干一件事，进程中的代码依旧是串行执行。

② 执行过程如果堵塞，整个进程就会挂起，即使进程中某些工作不依赖于正在等待的资源，也不会执行。

③ 多个进程间的内存无法共享，进程间通讯比较麻烦。

于是划分粒度更小的 线程 出现了。

5、线程

线程的出现是为了降低上下文切换消耗，提高系统的并发性，并突破一个进程只能干一件事的缺陷，使得 进程内并发 成为可能。

线程的定义

轻量级的进程，基本的CPU执行单元，亦是 程序执行过程中的最小单元，由 线程ID、程序计数器、寄存器组合和堆栈 共同组成。线程的引入减小了程序并发执行时的开销，提高了操作系统的并发性能。

区分：「进程」是「资源分配」的最小单位，「线程」是 「CPU调度」的最小单位

线程和进程的关系

① 一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程，可以把进程理解做 线程的容器；

② 进程在执行过程中拥有 独立的内存单元，该进程里的多个线程 共享内存；

③ 进程可以拓展到 多机，线程最多适合 多核；

④ 每个独立线程有一个程序运行的入口、顺序执行列和程序出口，但不能独立运行，需依存于应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制；

进程和线程都是一个时间段的描述，是 CPU工作时间段的描述，只是颗粒大小不同。