Android开发实战班 - 应用架构之 Kotlin 协程基础

Kotlin 协程（Coroutines）是 Kotlin 提供的一种轻量级线程，用于简化异步编程和并发任务处理。相比传统的线程，协程更高效、更易读，并且更易于维护。协程在 Android 开发中广泛应用，尤其是在处理网络请求、数据库操作、UI 异步更新等场景中。本章节将介绍 Kotlin 协程的基本概念、核心组件、生命周期管理以及在 Android 开发中的应用。

12.1 Kotlin 协程简介

什么是协程:
- 协程是一种轻量级的线程，用于简化异步编程和并发任务处理。
- 协程可以挂起（suspend）和恢复（resume），而不阻塞线程。
协程的优势:
- 轻量级: 协程比线程更轻量，可以创建大量的协程而不会消耗太多资源。
- 可读性高: 协程代码更简洁，易于理解和使用。
- 灵活性强: 协程可以轻松地在不同线程之间切换。
- 内存效率: 协程的内存占用比线程低，可以更高效地使用内存。

12.2 协程的基本概念

协程作用域 (CoroutineScope):
- 协程作用域用于管理协程的生命周期。
- 常见的协程作用域有 GlobalScope, lifecycleScope, viewModelScope 等。
- 使用 CoroutineScope 可以确保协程在不需要时自动取消，避免内存泄漏。
```
val scope = CoroutineScope(Dispatchers.Main)
scope.launch {
    // 协程代码
}
```

协程构建器 (Coroutine Builders):

协程构建器用于启动协程。
常见的协程构建器有 launch, async, runBlocking 等。

// 使用 launch 构建器启动协程
val job = scope.launch {
    // 异步任务
}

// 使用 async 构建器启动协程并获取结果
val deferred = scope.async {
    // 异步任务
    return@async "Result"
}
val result = deferred.await()

挂起函数 (Suspend Functions):
- 挂起函数是使用 suspend 关键字声明的函数，可以在协程中挂起和恢复。
- 挂起函数只能在协程或另一个挂起函数中调用。
```
suspend fun fetchData(): String {
    // 模拟网络请求
    delay(1000)
    return "Data"
}
```

调度器 (Dispatchers):

调度器用于指定协程运行的线程。
常见的调度器有 Dispatchers.Main, Dispatchers.IO, Dispatchers.Default 等。

// 在主线程中运行协程
scope.launch(Dispatchers.Main) {
    // UI 操作
}

// 在 IO 线程中运行协程
scope.launch(Dispatchers.IO) {
    // 网络请求或数据库操作
}

12.3 协程的核心组件

Job:
- Job 是协程的句柄，用于控制协程的生命周期。
- 可以使用 job.cancel() 取消协程，使用 job.join() 等待协程完成。
```
val job = scope.launch {
    // 异步任务
}

// 取消协程
job.cancel()

// 等待协程完成
job.join()
```
Deferred:
- Deferred 是 Job 的子接口，用于表示异步计算的结果。
- 可以使用 await() 方法获取异步计算的结果。
```
val deferred = scope.async {
    // 异步计算
    return@async 42
}

val result = deferred.await()
```

SupervisorJob:

SupervisorJob 用于管理多个子协程的生命周期。
当一个子协程失败时，不会影响其他子协程。

val supervisor = SupervisorJob()
val scope = CoroutineScope(Dispatchers.Main + supervisor)

scope.launch {
    // 子协程 1
}

scope.launch {
    // 子协程 2
}

// 如果一个子协程失败，不会影响另一个子协程

12.4 协程的生命周期管理

自动取消:

使用 lifecycleScope 或 viewModelScope 可以自动管理协程的生命周期。
当 Activity 或 Fragment 销毁时，协程会自动取消，避免内存泄漏。

class MyActivity : AppCompatActivity() {
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        // 使用 lifecycleScope 启动协程
        lifecycleScope.launch {
            // 异步任务
        }
    }
}

手动取消:

可以使用 Job 的 cancel() 方法手动取消协程。

val job = scope.launch {
    // 异步任务
}

// 取消协程
job.cancel()

12.5 协程在 Android 开发中的应用

网络请求:

使用协程可以简化网络请求的代码，提高代码可读性。

suspend fun fetchData() {
    withContext(Dispatchers.IO) {
        // 网络请求
    }
}

lifecycleScope.launch {
    val data = fetchData()
    // 更新 UI
}

数据库操作:

使用协程可以简化数据库操作的代码，提高代码效率。

suspend fun getUsers(): List<User> {
    return withContext(Dispatchers.IO) {
        // 数据库查询
        return@withContext userDao.getAllUsers()
    }
}

lifecycleScope.launch {
    val users = getUsers()
    // 更新 UI
}

UI 异步更新:

使用协程可以简化 UI 异步更新的代码，提高代码简洁性。

lifecycleScope.launch {
    // 异步任务
    withContext(Dispatchers.Main) {
        // 更新 UI
    }
}

12.6 实战案例

案例一：使用协程实现网络请求
- 创建一个 ViewModel，使用协程进行网络请求。
- 在 Activity 中观察 ViewModel 的 LiveData，更新 UI。
案例二：使用协程实现数据库操作
- 创建一个 ViewModel，使用协程进行数据库操作。
- 在 Jetpack Compose Composable 中观察 ViewModel 的 Flow，更新 UI。

12.7 课后作业

任务一：使用协程实现网络请求
- 创建一个 ViewModel，使用协程进行网络请求。
- 在 Activity 中观察 ViewModel 的 LiveData，更新 UI。
任务二：使用协程实现数据库操作
- 创建一个 ViewModel，使用协程进行数据库操作。
- 在 Jetpack Compose Composable 中观察 ViewModel 的 Flow，更新 UI。
任务三：使用协程实现图片下载
- 创建一个 ViewModel，使用协程下载图片。
- 在 Activity 中观察 ViewModel 的 LiveData，更新 ImageView。

通过本章节的学习，学员将能够掌握 Kotlin 协程的基本概念、核心组件和生命周期管理，并能够使用协程简化异步编程和并发任务处理，提高代码效率和可读性。

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