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1. Kotlin 基础

1.1 协程

以下是 Kotlin 中与协程相关的关键字及其解释:

一、协程构建器(Coroutine Builders) - launch: - launch 是一个协程构建器,用于启动一个新的协程,它不会阻塞当前线程,返回一个 Job 对象,可以用来控制协程的生命周期。 - 示例:

import kotlinx.coroutines.launch
import kotlinx.coroutines.runBlocking

fun main() = runBlocking {
    val job = launch {
        // 协程代码
        println("Coroutine is running")
    }
    // 等待协程完成
    job.join()
}
- 上述代码使用 launch 启动了一个协程,该协程会打印 "Coroutine is running",并且使用 job.join() 等待协程完成。

  • async
    • async 也是一个协程构建器,它会启动一个新的协程并返回一个 Deferred<T> 对象,可以使用 await() 方法来获取协程的结果。
    • 示例:
      import kotlinx.coroutines.async
      import kotlinx.coroutines.runBlocking
      
      fun main() = runBlocking {
          val deferred = async {
              // 协程代码
              "Coroutine result"
          }
          val result = deferred.await()
          println(result)
      }
      
    • 这里使用 async 启动协程并返回一个 Deferred 对象,通过 await() 获取协程的最终结果。

二、挂起函数相关关键字(Suspending Function Keywords) - suspendCoroutine: - suspendCoroutine 允许将基于回调的异步代码转换为挂起函数。它接收一个 Continuation 对象,并暂停当前协程,直到调用 Continuation.resumeContinuation.resumeWithException。 - 示例:

import kotlinx.coroutines.suspendCoroutine
import kotlin.coroutines.resume
import kotlin.coroutines.resumeWithException

suspend fun fetchData(): String = suspendCoroutine { continuation ->
    // 模拟基于回调的异步操作
    // 成功时调用 continuation.resume(result)
    // 失败时调用 continuation.resumeWithException(exception)
}

三、协程上下文关键字(Coroutine Context Keywords) - withContext: - withContext 可以切换协程的上下文,常用于切换到不同的调度器或执行一些需要特定上下文的操作。 - 示例:

import kotlinx.coroutines.Dispatchers
import kotlinx.coroutines.withContext
import kotlinx.coroutines.runBlocking

suspend fun main() = runBlocking {
    val result = withContext(Dispatchers.IO) {
        // 这里在 IO 调度器上执行
        "Data from IO"
    }
    println(result)
}
- 上述代码使用 withContext(Dispatchers.IO) 将协程切换到 IO 调度器,适合执行 IO 操作。

四、协程调度器关键字(Coroutine Dispatchers) - Dispatchers.Default: - 用于执行 CPU 密集型的任务,是协程的默认调度器。 - 示例:

import kotlinx.coroutines.Dispatchers
import kotlinx.coroutines.launch
import kotlinx.coroutines.runBlocking

fun main() = runBlocking {
    launch(Dispatchers.Default) {
        // CPU 密集型任务
    }
}
- Dispatchers.IO: - 用于执行 IO 密集型任务,如网络请求、文件读写等。 - 示例见 withContext 部分。 - Dispatchers.Main: - 用于在 Android 等平台的 UI 线程中执行任务,确保 UI 更新在主线程上进行。 - 示例:
import kotlinx.coroutines.Dispatchers
import kotlinx.coroutines.launch
import kotlinx.coroutines.runBlocking

fun main() = runBlocking {
    launch(Dispatchers.Main) {
        // 更新 UI 的代码
    }
}

五、协程作用域关键字(Coroutine Scope) - coroutineScope: - coroutineScope 是一个挂起函数,用于创建一个新的协程作用域,它会等待所有子协程完成。 - 示例:

import kotlinx.coroutines.coroutineScope
import kotlinx.coroutines.launch
import kotlinx.coroutines.runBlocking

suspend fun main() = runBlocking {
    coroutineScope {
        launch {
            // 子协程 1
        }
        launch {
            // 子协程 2
        }
    }
}

六、协程取消关键字(Coroutine Cancellation) - cancel: - cancel 可以取消一个 Job 对象,用于取消协程。 - 示例:

import kotlinx.coroutines.launch
import kotlinx.coroutines.runBlocking
import kotlinx.coroutines.delay

fun main() = runBlocking {
    val job = launch {
        while (true) {
            delay(1000)
            println("Running")
        }
    }
    // 取消协程
    job.cancel()
}

这些关键字和函数构成了 Kotlin 协程的基本框架,通过它们可以方便地启动、管理、调度和取消协程,以及处理挂起函数和协程上下文,从而实现高效的并发和异步编程。根据不同的使用场景,可以灵活选择使用这些关键字和函数。

请记住,使用协程时要注意协程的生命周期、调度器的选择和异常处理,以确保代码的正确性和性能。

1.1.1 Kotlin 中的协程和其他编程语言中的协程有什么区别?

以下是 Kotlin 中的协程和其他编程语言中协程的区别:

一、概念和实现方式

  • Kotlin 协程

    • 基于挂起函数:Kotlin 协程的核心是挂起函数(suspend fun),挂起函数允许函数在执行过程中暂停执行,将执行权让渡给其他协程,而不会阻塞当前线程。通过挂起函数,Kotlin 可以将异步代码以顺序的方式编写,避免了回调地狱。
    • 协程构建器和调度器:使用 launchasync 等协程构建器启动协程,并且可以使用 Dispatchers(如 Dispatchers.DefaultDispatchers.IODispatchers.Main)将协程分配到不同的调度器上执行,实现不同的执行环境(如 CPU 密集型、IO 密集型、主线程等)。
    • 结构化并发:Kotlin 协程使用 coroutineScopeSupervisorScope 等提供结构化并发,确保子协程的生命周期在父协程范围内,当父协程取消时,子协程也会相应取消,提供了良好的并发控制和资源管理。

    • 示例代码

      import kotlinx.coroutines.Dispatchers
      import kotlinx.coroutines.async
      import kotlinx.coroutines.launch
      import kotlinx.coroutines.runBlocking
      
      suspend fun fetchData(): String {
          // 模拟异步操作
          return "Data"
      }
      
      fun main() = runBlocking {
          launch(Dispatchers.IO) {
              val result = fetchData()
              println(result)
          }
      }
      

  • 其他编程语言中的协程(如 Python 协程)

    • 生成器基础:在 Python 中,协程最初是基于生成器(generator)实现的,使用 yield 语句暂停和恢复执行。从 Python 3.5 开始,引入了 asyncawait 关键字,更接近 Kotlin 中的协程概念,但实现方式和语义有所不同。
    • 事件循环:Python 的协程通常在事件循环(event loop)中运行,例如 asyncio 库提供了事件循环,协程在事件循环中被调度和执行。
    • 示例代码
      import asyncio
      
      async def fetch_data():
          # 模拟异步操作
          await asyncio.sleep(1)
          return "Data"
      
      async def main():
          result = await fetch_data()
          print(result)
      
      asyncio.run(main())
      

二、性能和资源管理

  • Kotlin 协程

    • 轻量级并发:Kotlin 协程非常轻量级,可以在少量线程上运行大量协程,因为协程在挂起时不会阻塞线程,而是将执行权让渡,因此可以使用较少的线程资源来处理大量并发任务,提高了资源利用率。
    • 结构化并发:Kotlin 协程的结构化并发使得资源管理更加清晰,避免了协程泄漏和未处理的协程,因为子协程的生命周期和父协程绑定,确保了资源的合理使用和释放。
  • 其他编程语言中的协程

    • 资源占用:在某些语言中,协程的实现可能相对较重,需要更多的资源来管理协程的状态和执行。例如,在 Go 语言中,协程(goroutines)是轻量级的,但与 Kotlin 协程的实现细节不同,Go 语言使用自己的调度器和并发模型,goroutines 在多线程上进行调度,通过通信来共享数据。
    • 并发控制:不同语言的并发控制机制不同,例如 Go 语言使用通道(channel)来进行协程间的通信和同步,而 Kotlin 可以使用共享变量和同步原语,同时也可以使用通道的概念(Channel),但使用方式和语义不同。

三、语法和语言集成

  • Kotlin 协程

    • 语言级支持:Kotlin 的协程是语言级别的特性,通过标准库 kotlinx.coroutines 进行扩展,与语言紧密集成,提供了简洁的语法和丰富的 API,方便开发人员使用。
    • 异常处理:可以使用标准的 try/catch 语句来处理协程中的异常,在挂起函数和协程中都可以方便地进行异常处理。
  • 其他编程语言中的协程

    • 外部库或框架:在某些语言中,协程是通过外部库或框架实现的,例如在 JavaScript 中,async/await 是在 ECMAScript 2017 中引入的,但需要运行时支持,并且在不同的运行环境(如浏览器和 Node.js)中的实现细节可能有所不同。在一些语言中,协程可能不是内置的,需要引入额外的库,可能会导致集成度不够紧密,使用起来不够方便。

四、使用场景和生态系统

  • Kotlin 协程

    • 跨平台:Kotlin 协程可用于多平台开发,包括 JVM、Android、JavaScript 和 Native 平台,提供了统一的协程编程体验。
    • 生态系统:在 Android 开发中,Kotlin 协程广泛用于网络请求、数据库操作、UI 更新等,与许多 Android 库(如 Retrofit、Room)集成良好,提供了协程扩展,方便开发人员使用。
  • 其他编程语言中的协程

    • 特定平台或领域:不同语言的协程更适用于各自的平台和领域,例如 Go 语言的协程(goroutines)在网络服务、并发处理等方面表现出色,适合开发高性能的网络服务器;Python 的协程更适合脚本和异步 I/O 处理,在数据处理和科学计算中应用较多。

总结: Kotlin 协程以其挂起函数、结构化并发、语言级支持和丰富的 API 为特点,提供了简洁高效的并发和异步编程方式,在多平台开发和 Android 开发等方面具有优势;而其他编程语言中的协程在实现方式、性能特点、语法集成和使用场景上各有不同,需要根据具体的语言和平台来选择合适的协程实现和使用方式。

在选择使用协程时,需要考虑语言的特性、平台的支持、性能需求、开发人员的熟悉程度等因素,以实现高效的并发编程。

1.2 未分类

1.2.1 lateinit

class JetnewsApplication : Application() {
    companion object {
        const val JETNEWS_APP_URI = "https://developer.android.com/jetnews"
    }

    // AppContainer instance used by the rest of classes to obtain dependencies
    lateinit var container: AppContainer

    override fun onCreate() {
        super.onCreate()
        container = AppContainerImpl(this)
    }
}
  • lateinit: 表示该属性将在稍后初始化,且不能为 null。