Kotlin协程的那些事 ---- 管道Channel

Flow被称为是冷流,既然有冷流,那么就有热流,管道Channel就是热流。Channel是一个并发安全的队列,主要用于处理协程之间的通信
在这里插入图片描述
发送者和接受者是两个不同的协程,两者之间发送传递数据就是通过这个管道,一个send,一个receive

 val channel = Channel<String>{  }

 viewModelScope.launch {
     channel.send("123")
 }

 viewModelScope.launch {
 
     val receive = channel.receive()
     if(receive == "123"){
         Log.e(TAG,"收到了")
     }
 }

Channel创建了一个通道,用来发送字符串的,那么协程1发送了1个数据之后,在协程2中接收到了这个参数,从而继续执行后续的操作

管道 Channel

  • 1 Channel的容量
  • 2 Channel的迭代
  • 3 Channel的构建器
    • 3.1 produce
    • 3.2 actor
  • 4 Channel的关闭
  • 5 await多路复用
    • 5.1 传统方式
    • 5.2 select
    • 5.3 多Channel复用
    • 5.4 SelectClause类型解析
  • 6 Flow的多路复用
  • 7 协程的并发安全问题

1 Channel的容量

既然Channel是一个队列,那么就会有容量,默认情况下capacity = 1

public fun <E> Channel(
    capacity: Int = RENDEZVOUS,
    onBufferOverflow: BufferOverflow = BufferOverflow.SUSPEND,
    onUndeliveredElement: ((E) -> Unit)? = null
): Channel<E> =
	when (capacity) {
	        RENDEZVOUS -> {
	            if (onBufferOverflow == BufferOverflow.SUSPEND)
	                RendezvousChannel(onUndeliveredElement) // an efficient implementation of rendezvous channel
	            else
	                ArrayChannel(1, onBufferOverflow, onUndeliveredElement) // support buffer overflow with buffered channel
	        }

同时,还有一个缓存区BufferOverflow用来存储接收的数据,当缓存区满了之后,send就会挂起,直到缓存区有了新空间;同样,如果缓存区为空,receive就会挂起

2 Channel的迭代

Channel是有迭代器的,通过拿到管道的迭代器,可以拿到收取的数据,可以代替receive

viewModelScope.launch {

    (1..3).asFlow().collect {

        channel.send("123")
    }

}

viewModelScope.launch {
    
    val iterator = channel.iterator()

    while (iterator.hasNext()){

        Log.e(TAG,"收到了  ${iterator.next()}")
    }
}

3 Channel的构建器

在前言中,有使用到一种构建器就是Channel可以直接构建一个管道,下面还有2种构建生产者或者消费者协程管道方式

3.1 produce

produce用于生成一个ReceiveChannel,这个管道可用于接收数据,相当于创建了一个生产者,这同样是CorotinueScope的一个扩展函数,相当于创建一个协程,同时又创建了一个管道

val channel=  viewModelScope.produce<String> {
    send("123")
}

viewModelScope.launch {
    val receive = channel.receive()

    if(receive == "123"){
        Log.e(TAG,"收到了")
    }
}

3.2 actor

与produce相反,actor创建的是一个SendChannel,用于发送数据的通道,在协程作用域中可以接收数据

val channel = viewModelScope.actor<String> {
    val receive = receive()

    if (receive == "123") {
        Log.e(TAG, "收到了")
    }
}

viewModelScope.launch {
    channel.send("123")
}

4 Channel的关闭

因为数据的发送和接收都是在协程中执行的,当协程执行完毕之后,Channel也就关闭了,这是自然的关闭

如果 主动调用Channel的close方法Channel就会立即停止发送新的元素,Channel的属性 isClosedForSend 立即返回true

val channel = viewModelScope.actor<String>(Dispatchers.Main) {
     while (true){
         val receive = receive()
         if (receive == "123") {
             Log.e(TAG, "收到了")
         }
     }
 }
 
 viewModelScope.launch {
     (1..5).asFlow().collect {
         delay(500)
         channel.send("123")
     }
 }

 delay(1000)
 Log.e(TAG, "准备关闭管道")
 channel.close()

当1s钟之后,关闭了通道,这个时候,将会立刻停止发送数据,接收端抛出异常 ClosedReceiveChannelException 提示当前通道已经关闭了没法接收数据

5 await多路复用

多路复用是网络中的一个概念,传输媒体的带宽或者容量往往大于单一传输信号的需求,希望在一个信道同时传输多路信号

在Channel中,就只有一个管道,那么我希望在接收方能够接收多种数据来源,而不是单一的发送一个String数据,就接收一个String数据

Kotlin协程的那些事 ---- 管道Channel_第1张图片
上面就是一个场景,在请求数据的时候,一般会有2种数据来源,从云端或者本地,但是两者获取数据的速度是不一致的,Select函数就是来做选择,看哪一端的数据来的最快,那么就拿谁的数据来做渲染

fun getLocal() = viewModelScope.async {
    delay(2000)
    "这是本地的数据"
}

fun getNet() = viewModelScope.async {
    delay(1000)
    "这是网络的数据"
}

5.1 传统方式

如果要根据哪个api返回的数据快慢来决定渲染哪个数据,只是通过一个协程是办不到的,getLocal和getNet是异步的,那么在拿数据的时候,只有等到最慢的返回之后,才能拿到全部的数据,所以只能通过开2个协程,单独监听各自的数据返回

5.2 select

那么在select函数中,就不需要开辟两个协程就能达到2个协程的效果

viewModelScope.launch {
            
    val result = select<Response<String>> {
        getLocal().onAwait{Response(it)}
        getNet().onAwait{Response(it)}
    }
    Log.e("TAG","${result.t}")
}

看这里没有使用到await,而是onAwait函数,相当于在select中注册了一个回调,不管哪个await先返回数据,就将这个数据回调出去

class Response<T>(var t:T)

这样就使用了一个协程,完成了2个协程能够做完的事情

5.3 多Channel复用

类似于await复用,有多个通道发送数据,检测到哪个通道发送到了数据,就将数据打印

fun CoroutineScope.channel1() = produce<String> {
    delay(200)
    send("123")
}

fun CoroutineScope.channel2() = produce<String> {
    delay(400)
    send("123456")
}
viewModelScope.launch {

    val result = select<Response<String>> {
        channel1().onReceive { Response(it) }
        channel2().onReceive { Response(it) }
    }
    Log.e("TAG", "${result.t}")
}

这里还是跟await有点儿类似,没有使用receive,而是使用了onReceive回调

5.4 SelectClause类型解析

既然上面都用到了select函数,那么到底哪些事件能够被select呢?

从SelectBuilder中可以看到,SelectClause0、SelectClause1、SelectClause2类型的事件都可以被select

public interface SelectBuilder<in R> {
    /**
     * Registers a clause in this [select] expression without additional parameters that does not select any value.
     */
    public operator fun SelectClause0.invoke(block: suspend () -> R)

    /**
     * Registers clause in this [select] expression without additional parameters that selects value of type [Q].
     */
    public operator fun <Q> SelectClause1<Q>.invoke(block: suspend (Q) -> R)

    /**
     * Registers clause in this [select] expression with additional parameter of type [P] that selects value of type [Q].
     */
    public operator fun <P, Q> SelectClause2<P, Q>.invoke(param: P, block: suspend (Q) -> R)

    /**
     * Registers clause in this [select] expression with additional nullable parameter of type [P]
     * with the `null` value for this parameter that selects value of type [Q].
     */
    public operator fun <P, Q> SelectClause2<P?, Q>.invoke(block: suspend (Q) -> R): Unit = invoke(null, block)

    /**
     * Clause that selects the given [block] after a specified timeout passes.
     * If timeout is negative or zero, [block] is selected immediately.
     *
     * **Note: This is an experimental api.** It may be replaced with light-weight timer/timeout channels in the future.
     *
     * @param timeMillis timeout time in milliseconds.
     */
    @ExperimentalCoroutinesApi
    public fun onTimeout(timeMillis: Long, block: suspend () -> R)
}

SelectClause0事件:没有返回值的事件。例如join,对应的onJoin就是SelectClause0事件,是无参构造函数

fun CoroutineScope.co1() = launch {
    delay(100)
    Log.e(TAG,"co1 finish")
}

fun CoroutineScope.co2() = launch {
    delay(10)
    Log.e(TAG,"co2 finish")
}

没有返回值,就是Unit类型

select<Unit> {

    co1().onJoin{ print("co1 finish")}
    co2().onJoin{ print("co2 finish")}
}

SelectClause1事件:那么像await,receive就是有返回值,那么就是对应的onAwait和onReceive,通过回调的方式拿到返回值

SelectClause2事件:对应的事件有返回值,而且需要一个额外的参数,例如Channel的send函数,需要发送一个数据,对应的onSend就需要发送一个数据

select<Unit?> {

    launch {
        delay(200)
        channel1().onSend("2000"){
            print("send in $it")
        }
    }
    launch {
        delay(100)
        channel2().onSend("1000"){
            print("send in $it")
        }
    }
}

6 Flow的多路复用

例如之前的例子,从本地和网络拿数据,需要开启两个协程取数据,那么其实还可以通过merge操作符,将两个流合并为一个流输出

viewModelScope.launch {
     listOf(::getLocal,::getNet)
         .map { kFunction0 ->
         	 //执行了函数
             kFunction0.invoke()
         }.map { function ->
             flow {
                 emit(function.await())
             }
         }.merge().collect {
             Log.e(TAG,"结果 :$it")
         }
}

7 协程的并发安全问题

和Java的多线程一样,多协程的并发也是会带来安全问题

解决的方式:Channel、Mutex(加锁)、信号量等,和Java中的处理方式一致

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