80.Kotlin协程挂起原理

2021-10-15
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**参考视频教程:**   	
  [**协程原理从入门到精通 每个后端开发都需要掌握的高性能开发技术  **](http://www.notescloud.top/goods/detail/1366)	
[https://blog.csdn.net/suyimin2010/article/details/91125803](https://links.jianshu.com/go?to=https%3A%2F%2Fblog.csdn.net%2Fsuyimin2010%2Farticle%2Fdetails%2F91125803)  
<https://www.jianshu.com/p/2979732fb6fb>  
依赖  
// Kotlin  
implementation "org.jetbrains.kotlin:kotlin-stdlib-jdk8:$kotlin_version"  
// Kotlin Coroutines  
implementation 'org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-core:1.0.0-RC1'  
挂起函数：

```

suspend fun <T> CompletableFuture<T>.await():T

```

在编译器发生CPS变换后

```

fun <T> CompletableFuture<T>.await(continuation: Continuation<T>):Any?

```

编译器对挂起函数的第一个改变就是对函数签名的改变，这种改变称为CPS(续体传递风格)变换。  
我们看到在CPS变换后的函数多了一个Continuation\<T\>类型的参数，Continuation意思是续体，他的声  
明如下：

```

interface Continuation<in T> {
  val context:CoroutineContext
  fun resumeWith(result : Result<T>)
}

```

续体是一个比较抽象的概念，简单来说他包装了协程在挂起之后应该继续执行的代码，在编译的过程中，一个完整的协程被分割切块成一个又一个的续体， 在await函数挂起结束以后，他会调用continuation参数的resumeWith函数，来恢复执行await函数后的代码。  
CPS变换后的返回值类型变成了Any？，这是因为变化后除了要返回它本身的一个值，还要返回一个标记COROUTINE_SUSPENDED，而这个返回类型实际上是返回类型T与COROUTINE_SUSPENDED的联合类型，Kotlin里没有联合类型的概念，也没有加入这种语法计划，就用了Any。COROUTINE_SUSPENDED是一个标记，返回他的挂起函数表示这个函数会发生事实上的挂起操作。  
续体拦截器ContinuationInterceptor，负责拦截协程在恢复后应执行的代码(即续体)并将其在指定的线程或者线程池恢复。  
在挂起函数的编译中，每个挂起函数都会被编译为一个实现了Continuation接口的匿名类，而续体拦截器会拦截真正挂起协程的挂起点的续体，在协程中调用挂起函数，不一定会真正挂起协程。  
ex：

```

launch {
    val deferred = async {
        // 发起了一个网络请求
        ......
    }
    // 做了一些操作
    ......
    deferred.await()
    // 后续的一些操作
    ......
}

```

在deferred.await()执行的时候，如果网络请求已经获取到了结果，那么await函数会直接取得结果，而不会事实上的挂起协程，相反，如果网络请求还未产生结果，await函数就会使协程挂起。续体拦截器只拦截真正发生挂起的挂起点后的续体，对于未发生挂起的挂起点，续体会被直接调用resumeWith方法而不需要续体拦截器对它进行操作。releaseInterceptedContinuation函数释放它。

### 状态机

协程在编译挂起函数时会将函数体编译为状态机，这样做的好处在于避免创建过多的类和对象，是处于一种性能上的考虑。  
ex:

```

val a = a()
val y = foo(a).await() // 挂起点 #1
b()
val z = bar(a, y).await() // 挂起点 #2
c(z)

```

这一段挂起函数内部的代码，它拥有两个挂起点；在编译后生成如下的伪 Java 字节码：

```

lass <anonymous_for_state_machine> extends SuspendLambda<...> {
    // 状态机当前状态
    int label = 0
    // 协程的局部变量
    A a = null
    Y y = null
    void resumeWith(Object result) {
        if (label == 0) goto L0
        if (label == 1) goto L1
        if (label == 2) goto L2
        else throw IllegalStateException()
      L0:
        // 这次调用，result 应该为空
        a = a()
        label = 1
        result = foo(a).await(this) // 'this' 作为续体传递
        if (result == COROUTINE_SUSPENDED) return // 如果 await 挂起了执行则返回
      L1:
        // 外部代码传入 .await() 的结果恢复协程 
        y = (Y) result
        b()
        label = 2
        result = bar(a, y).await(this) // 'this' 作为续体传递
        if (result == COROUTINE_SUSPENDED) return // 如果 await 挂起了执行则返回
      L2:
        // 外部代码传入 .await() 的结果恢复协程
        Z z = (Z) result
        c(z)
        label = -1 // 没有其他步骤了
        return
    }          
}

```

一个挂起函数会被编译为一个匿名类，这个匿名类中的一个函数实现了这个状态机，成员变量label代表了当前状态机的状态，每一个续体(即挂起点中间部分以及挂起点与函数头尾之间的部分)都各自对应了一个状态，当函数运行到每个挂起点时，lable的值都受限会发生改变，并且当前的续体都会作为实体参数传递给发生了CPS变换的挂起函数，如果这个挂起函数没有发生事实上的挂起，函数继续运行，如果发生了事实上的挂起，则函数直接return。  
由于label记录了状态，所以在协程恢复的时候，可以根据状态使用goto语句直接跳转至上次的挂起点并向后执行，这就是协程挂起的原理。顺便提一句，虽然 Java 中没有 goto 语句，但是 class 字节码中支持 goto。

挂起函数的工作原理：  
挂起函数或挂起Lambda表达式调用时，都有一个隐式的参数额外传递，这个参数是continuation类型，封装了协程恢复后的执行的代码逻辑。

Continuation类类似于一个通用的回调接口：

```

public interface Continuation<in T> {
    public val context: CoroutineContext
    public fun resumeWith(result: Result<T>)
}

```

协程内部实现使用状态机来处理不同挂起点，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。  
挂起函数可能会也可能不会挂起协程。  
挂起函数不会阻塞线程。  
挂起函数恢复协程后运行在Dispatcher指定的线程，挂起恢复后运行在哪个线程完全由所调用的挂起函数决定

await()挂起函数恢复协程的原理是，将 launch 协程封装为 ResumeAwaitOnCompletion 作为 handler 节点添加到 aynsc 协程的 state.list，然后在 async 协程完成时会通知 handler 节点调用 launch 协程的 resume(result) 方法将结果传给 launch 协程，并恢复 launch 协程继续执行 await 挂起点之后的逻辑。

80.Kotlin协程挂起原理

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