Kotlin中协程的创建过程详析

为什么需要协程？

协程可以简化异步编程，可以顺序地表达程序，协程也提供了一种避免阻塞线程并用更廉价、更可控的操作替代线程阻塞的方法 – 挂起函数。

Kotlin 的协程是依靠编译器实现的, 并不需要操作系统和硬件的支持。编译器为了让开发者编写代码更简单方便, 提供了一些关键字(例如suspend), 并在内部自动生成了一些支持型的代码。

创建并启动协程

fun create.main() {
   //1. 创建协程体
   val coroutine = suspend {
       println("in coroutine")
       5
   }.createCoroutine(object: Continuation<Int> {
       override fun resumeWith(result: Result<Int>) {
           println("coroutine end: $result")
       }

override val context: CoroutineContext
           get() = EmptyCoroutineContext

})

//2. 执行协程
   coroutine.resume(Unit)
}

上面代码的输出结果：

in coroutine
coroutine end: Success(5)

协程的执行过程

调用栈流程如下

1. 我们通过 suspend block#createCoroutine 得到的 coroutine 实际是 SafeContinuation 对象

2. SafeContinuation 实际上是代理类，其中的 delegate 属性才是真正的 Continuation 对象

3. suspend block 中的代码在 BaseContinuationImpl 中执行

4. 我们的匿名内部类对象 Continuation 被回调

suspend block 是如何变为协程体被执行的？

我们分析调用栈得知，resumeWith 最终是在 BaseContinuationImpl 中执行的，下面来看看代码

@SinceKotlin("1.3")
internal abstract class BaseContinuationImpl(
   public val completion: Continuation<Any?>?
) : Continuation<Any?>, CoroutineStackFrame, Serializable {
   public final override fun resumeWith(result: Result<Any?>) {
       var current = this
       var param = result
       while (true) {
           probeCoroutineResumed(current)
           with(current) {
               val completion = completion!!
               val outcome: Result<Any?> =
                   try {
                       val outcome = invokeSuspend(param) //1.这里执行了 suspend block
                       if (outcome === COROUTINE_SUSPENDED) return
                       Result.success(outcome)
                   } catch (exception: Throwable) {
                       Result.failure(exception)
                   }
               releaseIntercepted()
               if (completion is BaseContinuationImpl) {
                   current = completion
                   param = outcome
               } else {
                   completion.resumeWith(outcome) //2.这里回调了我们的匿名内部类
                   return
               }
           }
       }
   }

protected abstract fun invokeSuspend(result: Result<Any?>): Any? //3. 抽象方法
}

在代码注释 1. 处，调用 current.invokeSuspend，执行了我们定义的协程体，证明 suspend block 其实是 BaseContinuationImpl 的子类

在 2. 处，协程体执行完毕后，我们的代码收到了完成回调

在 3. 处，可以发现 invokeSuspend 是个抽象方法，suspend block 就是这个方法的具体实现

下面我通过断点，进一步分析 suspend block 是通过哪个子类执行的。

可以看到 current 是名为 {文件}${方法}${变量}$1 格式的对象，证明 kotlin 编译器遇到 suspend 关键字后会帮我们生成一个 BaseContinuationImpl 的子类

那么，这个子类到底是什么呢？将 kt 编译为 .class 再通过 jadx 打开后，得到的 java 代码如下

public final class CreateCoroutineKt {
   public static final void create.main() {
       Continuation coroutine = ContinuationKt.createCoroutine(new CreateCoroutineKt$create.main$coroutine$1(null), new CreateCoroutineKt$create.main$coroutine$2());
       Unit unit = Unit.INSTANCE;
       Result.Companion companion = Result.Companion;
       coroutine.resumeWith(Result.constructor-impl(unit));
   }
}

final class CreateCoroutineKt$create.main$coroutine$1 extends SuspendLambda implements Function1<Continuation<? super Integer>, Object> {
   int label;

CreateCoroutineKt$create.main$coroutine$1(Continuation<? super CreateCoroutineKt$create.main$coroutine$1> continuation) {
       super(1, continuation);
   }

@NotNull
   public final Continuation<Unit> create(@NotNull Continuation<?> continuation) {
       return new CreateCoroutineKt$create.main$coroutine$1(continuation);
   }

@Nullable
   public final Object invoke(@Nullable Continuation<? super Integer> continuation) {
       return create(continuation).invokeSuspend(Unit.INSTANCE);
   }

@Nullable
   public final Object invokeSuspend(@NotNull Object obj) {
       IntrinsicsKt.getCOROUTINE_SUSPENDED();
       switch (this.label) {
           case 0:
               ResultKt.throwOnFailure(obj);
               System.out.println((Object) "in coroutine"); //协程体的逻辑
               return Boxing.boxInt(5);
           default:
               throw new IllegalStateException("call to 'resume' before 'invoke' with coroutine");
       }
   }
}

明显看出，kt 编译器帮助我们把 suspend 关键字变为了 SuspendLambda 的 子类，并重写了 invokeSuspend 方法，不难猜出 SuspendLambda 继承自 BaseContinuationImp

来源：https://androidzzt.github.io/2022/01/23/kt-coroutine-create/