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Kotlin协程Context应用使用示例详解

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1.Context的应用

Context在启动协程模式中就已经遇到过叫CoroutineContext，它的意思就是协程上下文，线程的切换离不开它。

在启动协程模式中也说明过为什么不用传递Context，因为它有一个默认值EmptyCoroutineContext，需要注意的是这个Context是不可以切换线程的因为它是一个空的上下文对象，如果有这个需求就需要传入具体的Context，例如Dispatchers.IO。

//launch
public fun CoroutineScope.launch(
    context: CoroutineContext = EmptyCoroutineContext,
    start: CoroutineStart = CoroutineStart.DEFAULT,
    block: suspend CoroutineScope.() -> Unit
): Job {
    val newContext = newCoroutineContext(context)
    val coroutine = if (start.isLazy)
        LazyStandaloneCoroutine(newContext, block) else
        StandaloneCoroutine(newContext, active = true)
    coroutine.start(start, coroutine, block)
    return coroutine
}
//runBlocking
public actual fun <T> runBlocking(context: CoroutineContext, block: suspend CoroutineScope.() -> T): T {
}
//async
public fun <T> CoroutineScope.async(
    context: CoroutineContext = EmptyCoroutineContext,
    start: CoroutineStart = CoroutineStart.DEFAULT,
    block: suspend CoroutineScope.() -> T
): Deferred<T> {
    val newContext = newCoroutineContext(context)
    val coroutine = if (start.isLazy)
        LazyDeferredCoroutine(newContext, block) else
        DeferredCoroutine<T>(newContext, active = true)
    coroutine.start(start, coroutine, block)
    return coroutine
}

当传入Dispatchers.IO时执行的线程有什么变化呢？

fun main() = runBlocking {
    val user = contextTest()
    logX(user)
}
suspend fun contextTest(): String {
    logX("Start Context")
    withContext(Dispatchers.IO) {
        logX("Loading Context.")
        delay(1000L)
    }
    logX("After Context.")
    return "End Context"
}
fun logX(any: Any?) {
    println(
        """
================================
$any 
Thread:${Thread.currentThread().name}
================================
""".trimIndent()
    )
}
//输出结果：
//================================
//Start Context 
//Thread:main @coroutine#1
//================================
//================================
//Loading Context. 
//Thread:DefaultDispatcher-worker-1 @coroutine#1
//================================
//================================
//After Context. 
//Thread:main @coroutine#1
//================================
//================================
//End Context 
//Thread:main @coroutine#1
//================================

从输出结果可以得出一个结论：默认是运行在main线程中当传入Dispatchers.IO之后就会进入到IO线程执行，然后在IO线程执行完毕后又回到了main线程，那么除了这两个线程之外是否还有其他线程呢？答案是有，除了这两个之外还有2个：

public actual object Dispatchers {
    /**
     * 用于CPU密集型任务的线程池，一般来说它内部的线程个数是与机器 CPU 核心数量保持一致的
     * 不过它有一个最小限制2，
     */
    public actual val Default: CoroutineDispatcher = DefaultScheduler
    /**
     * 主线程，在Android中才可以使用，主要用于UI的绘制，在普通JVM上无法使用
     */
    public actual val Main: MainCoroutineDispatcher get() = MainDispatcherLoader.dispatcher
    /**
     * 不局限于任何特定线程，会根据运行时的上下文环境决定
     */
    public actual val Unconfined: CoroutineDispatcher = kotlinx.coroutines.Unconfined
    /**
     * 用于执行IO密集型任务的线程池，它的数量会多一些，默认最大线程数量为64个
     * 具体的线程数量可以通过kotlinx.coroutines.io.parallelism配置
     * 它会和Default共享线程，当Default还有其他空闲线程时是可以被IO线程池复用。
     */
    public val IO: CoroutineDispatcher = DefaultIoScheduler
}

除了上述几个Dispatcher之外还可以自定义Dispatcher

fun main() = runBlocking {
    val user = contextTest()
    logX(user)
}
suspend fun contextTest(): String {
    logX("Start Context")
    //使用自定义的dispatcher
    //				↓
    withContext(myDispatcher) {
        logX("Loading Context.")
        delay(100L)
    }
    logX("After Context.")
    return "End Context"
}
val myDispatcher = Executors.newSingleThreadExecutor {
    Thread(it, "myDispatcher").apply { isDaemon = true }
}.asCoroutineDispatcher()
//输出结果
//================================
//Start Context 
//Thread:main @coroutine#1
//================================
//================================
//Loading Context. 
//Thread:myDispatcher @coroutine#1
//================================
//================================
//After Context. 
//Thread:main @coroutine#1
//================================
//================================
//End Context 
//Thread:main @coroutine#1
//================================

通过 asCoroutineDispatcher() 这个扩展函数，创建了一个 Dispatcher。从这里也能看到，Dispatcher 的本质仍然还是线程。那么可以得出一个结论：协程是运行在线程之上的。

前面还有一个线程Unconfined，它是一个特殊的线程，没有指定可运行在哪里，但是这个使用时需要谨慎甚至最好不用，通过下面的的代码对比一下：

//不设置执行线程
fun main() = runBlocking {
    logX("Start launch.")
    launch {
        logX("Start Delay launch.")
        delay(1000L)
        logX("End Delay launch.")
    }
    logX("End launch")
}
//输出结果
//================================
//Start launch. 
//Thread:main @coroutine#1
//================================
//================================
//End launch 
//Thread:main @coroutine#1
//================================
//================================
//Start Delay launch. 
//Thread:main @coroutine#2
//================================
//================================
//End Delay launch. 
//Thread:main @coroutine#2
//================================
//设置执行线程
fun main() = runBlocking {
    logX("Start launch.")
//				变化在这里
//					↓
    launch(Dispatchers.Unconfined) {
        logX("Start Delay launch.")
        delay(1000L)
        logX("End Delay launch.")
    }
    logX("End launch")
}
//输出结果
//================================
//Start launch. 
//Thread:main @coroutine#1
//================================
//================================
//Start Delay launch. 
//Thread:main @coroutine#2
//================================
//================================
//End launch 
//Thread:main @coroutine#1
//================================
//================================
//End Delay launch. 
//Thread:kotlinx.coroutines.DefaultExecutor @coroutine#2
//================================

经过对比可以发现加入Dispatchers.Unconfined会导致代码的运行顺序被修改，这种错误的产生一定会对项目调试造成非常大的影响，而且Dispatchers.Unconfined的定义初衷也不是为了修改代码的执行顺序。

2.万物皆有 Context

在Kotlin协程中，但凡是重要的概念都直接或间接的与CoroutineContext有关系，例如Job、Dispatcher、CoroutineExceptionHandler、CoroutineScope等

1.CoroutineScope

public fun CoroutineScope.launch(
    context: CoroutineContext = EmptyCoroutineContext,
    start: CoroutineStart = CoroutineStart.DEFAULT,
    block: suspend CoroutineScope.() -> Unit
): Job {
    val newContext = newCoroutineContext(context)
    val coroutine = if (start.isLazy)
        LazyStandaloneCoroutine(newContext, block) else
        StandaloneCoroutine(newContext, active = true)
    coroutine.start(start, coroutine, block)
    return coroutine
}
/**
 * CoroutineScope的作用域就是把CoroutineContext做了一层封装，核心实现均来自于CoroutineContext
 */
public interface CoroutineScope {
    /**
     *  此作用域的上下文。上下文被作用域封装，并用于实现作为作用域扩展的协程构建器
     */
    public val coroutineContext: CoroutineContext
}

CoroutineScope的源码注释写的很清楚，核心实现在于CoroutineContext，CoroutineScope只是做了封装而已，然后就可以批量的控制协程了，例如下面的代码实现：

fun main() = runBlocking {
    val scope = CoroutineScope(Job())
    scope.launch {
        logX("launch 1")
    }
    scope.launch {
        logX("launch 2")
    }
    scope.launch {
        logX("launch 3")
    }
    scope.launch {
        logX("launch 4")
    }
    delay(500L)
    scope.cancel()
    delay(1000L)
}

2.Job

//Job#Job
public interface Job : CoroutineContext.Element {
}
//CoroutineContext#Element
public interface CoroutineContext {
    /**
     * 从该上下文返回具有给定键的元素，或返回null
     */
    public operator fun <E : Element> get(key: Key<E>): E?
    /**
     * 从初始值开始累积此上下文的条目，并从左到右对当前累加器值和此上下文的每个元素应用操作。
     */
    public fun <R> fold(initial: R, operation: (R, Element) -> R): R
    /**
     * 返回包含该上下文和其他上下文元素的上下文。
     * 删除这个上下文中与另一个上下文中具有相同键的元素。
     */
    public operator fun plus(context: CoroutineContext): CoroutineContext {}
    /**
     * 返回包含此上下文中的元素的上下文，但不包含具有指定键的元素。
     */
    public fun minusKey(key: Key<*>): CoroutineContext
    /**
     * CoroutineContext元素的键
     */
    public interface Key<E : Element>
    /**
     * CoroutineContext的一个元素。协程上下文的一个元素本身就是一个单例上下文。
     */
    public interface Element : CoroutineContext {
    }
}

Job实现了CoroutineContext.Element,CoroutineContext.Element又实现了CoroutineContext那么就可以认为Job间接实现了CoroutineContext，所以可以认定Job就是一个CoroutineContext。

所以在定义Job时下面两种定义方式都可以：

val job: CoroutineContext = Job()
val job: Job = Job()

3.Dispatcher

public actual object Dispatchers {
    public actual val Default: CoroutineDispatcher = DefaultScheduler 
    public actual val Main: MainCoroutineDispatcher get() = MainDispatcherLoader.dispatcher 
    public actual val Unconfined: CoroutineDispatcher = kotlinx.coroutines.Unconfined 
    public val IO: CoroutineDispatcher = DefaultIoScheduler 
    public fun shutdown() { }
}
public abstract class CoroutineDispatcher :
    AbstractCoroutineContextElement(ContinuationInterceptor), ContinuationInterceptor {}
public interface ContinuationInterceptor : CoroutineContext.Element {

Dispatcher中的每一个线程继承自CoroutineDispatcher，CoroutineDispatcher实现了ContinuationInterceptor接口，ContinuationInterceptor又实现了CoroutineContext接口，由此就可以知道Dispatcher和CoroutineContext是如何产生关联的了，或者说Dispatcher就是CortinueContext。

4.CoroutineExceptionHandler

/**
 * 协程上下文中一个可选的元素，用于处理未捕获的异常
 */
public interface CoroutineExceptionHandler : CoroutineContext.Element {
    /**
     * 
     */
    public companion object Key : CoroutineContext.Key<CoroutineExceptionHandler>
    /**
     * 处理给定上下文中未捕获的异常。如果协程有未捕获的异常，则调用它。
     */
    public fun handleException(context: CoroutineContext, exception: Throwable)
}

CoroutineExceptionHandler主要用来处理协程中未捕获的异常，未捕获的异常只能来自根协程，子协程未捕获的异常会委托给它们的父协程，父协程也委托给父协程，以此类推，直到根协程。所以安装在它们上下文中的CoroutineExceptionHandler永远不会被使用。

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