本文是介绍 Android 协程系列中的第一部分，主要会介绍协程是如何工作的，它们主要解决什么问题。

• 协程
  https://kotlinlang.org/docs/reference/coroutines-overview.html
• Simula
  https://en.wikipedia.org/wiki/Simula
• Javascript
  https://javascript.info/async-await
• C#
  https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/programming-guide/concepts/async/
• Python
  https://docs.python.org/3/library/asyncio-task.html
• Ruby
  https://ruby-doc.org/core-2.1.1/Fiber.html
• Go
  https://tour.golang.org/concurrency/1

在 Android 平台上，协程主要用来解决两个问题: 

1. 处理耗时任务 (Long running tasks)，这种任务常常会阻塞住主线程；
2. 保证主线程安全 (Main-safety) ，即确保安全地从主线程调用任何 suspend 函数。

    

当今手机处理代码的速度要远快于处理网络请求的速度。以 Pixel 2 为例，单个 CPU 周期耗时低于 0.0000000004 秒，这个数字很难用人类语言来表述，然而，如果将网络请求以 “眨眼间” 来表述，大概是 400 毫秒 (0.4 秒)，则更容易理解 CPU 运行速度之快。仅仅是一眨眼的功夫内，或是一个速度比较慢的网络请求处理完的时间内，CPU 就已完成了超过 10 亿次的时钟周期了。

Android 中的每个应用都会运行一个主线程，它主要是用来处理 UI (比如进行界面的绘制) 和协调用户交互。如果主线程上需要处理的任务太多，应用运行会变慢，看上去就像是 “卡” 住了，这样是很影响用户体验的。所以想让应用运行上不 “卡”、做到动画能够流畅运行或者能够快速响应用户点击事件，就得让那些耗时的任务不阻塞主线程的运行。

要做到处理网络请求不会阻塞主线程，一个常用的做法就是使用回调。回调就是在之后的某段时间去执行您的回调代码，使用这种方式，请求 developer.android.google.cn 的网站数据的代码就会类似于下面这样:

class ViewModel: ViewModel() {   fun fetchDocs() {       get("developer.android.google.cn") { result ->           show(result)       }    }}

在上面示例中，即使 get 是在主线程中调用的，但是它会使用另外一个线程来执行网络请求。一旦网络请求返回结果，result 可用后，回调代码就会被主线程调用。这是一个处理耗时任务的好方法，类似于 Retrofit 这样的库就是采用这种方式帮您处理网络请求，并不会阻塞主线程的执行。

• Retrofit
  https://square.github.io/retrofit/

// Dispatchers.Mainsuspend fun fetchDocs() {    // Dispatchers.Main    val result = get("developer.android.google.cn")    // Dispatchers.Main    show(result)}// 在接下来的章节中查看这段代码suspend fun get(url: String) = withContext(Dispatchers.IO){/*...*/}

在上面的示例中，您可能会有很多疑问，难道它不会阻塞主线程吗？get 方法是如何做到不等待网络请求和线程阻塞而返回结果的？其实，是 Kotlin 中的协程提供了这种执行代码而不阻塞主线程的方法。

• suspend — 也称挂起或暂停，用于暂停执行当前协程，并保存所有局部变量；

• resume — 用于让已暂停的协程从其暂停处继续执行。

Kotlin 通过新增 suspend 关键词来实现上面这些功能。您只能够在 suspend 函数中调用另外的 suspend 函数，或者通过协程构造器 (如 launch) 来启动新的协程。

• launch
  https://kotlin.github.io/kotlinx.coroutines/kotlinx-coroutines-core/kotlinx.coroutines/launch.html

搭配使用 suspend 和 resume 来替代回调的使用。

在上面的示例中，get 仍在主线程上运行，但它会在启动网络请求之前暂停协程。当网络请求完成时，get 会恢复已暂停的协程，而不是使用回调来通知主线程。

上述动画展示了 Kotlin 如何使用 suspend 和 resume 来代替回调

观察上图中 fetchDocs 的执行，就能明白 suspend 是如何工作的。Kotlin 使用堆栈帧来管理要运行哪个函数以及所有局部变量。暂停协程时，会复制并保存当前的堆栈帧以供稍后使用。恢复协程时，会将堆栈帧从其保存位置复制回来，然后函数再次开始运行。在上面的动画中，当主线程下所有的协程都被暂停，主线程处理屏幕绘制和点击事件时就会毫无压力。所以用上述的 suspend 和 resume 的操作来代替回调看起来十分的清爽。

当主线程下所有的协程都被暂停，主线程处理别的事件时就会毫无压力。

即使代码可能看起来像普通的顺序阻塞请求，协程也能确保网络请求避免阻塞主线程。

接下来，让我们来看一下协程是如何保证主线程安全 (main-safety)，并来探讨一下调度器。

但是在我们的 Android 应用中有很多的事情处理起来太慢，是不应该放在主线程上去做的，比如网络请求、解析 JSON 数据、从数据库中进行读写操作，甚至是遍历比较大的数组。这些会导致执行时间长从而让用户感觉很 “卡” 的操作都不应该放在主线程上执行。

使用 suspend 并不意味着告诉 Kotlin 要在后台线程上执行一个函数，这里要强调的是，协程会在主线程上运行。事实上，当要响应一个 UI 事件从而启动一个协程时，使用 Dispatchers.Main.immediate 是一个非常好的选择，这样的话哪怕是最终没有执行需要保证主线程安全的耗时任务，也可以在下一帧中给用户提供可用的执行结果。

• Dispatchers.Main.immediate
  https://kotlin.github.io/kotlinx.coroutines/kotlinx-coroutines-core/kotlinx.coroutines/-main-coroutine-dispatcher/immediate.html

协程会在主线程中运行，suspend 并不代表后台执行。

如果需要处理一个函数，且这个函数在主线程上执行太耗时，但是又要保证这个函数是主线程安全的，那么您可以让 Kotlin 协程在 Default 或 IO 调度器上执行工作。在 Kotlin 中，所有协程都必须在调度器中运行，即使它们是在主线程上运行也是如此。协程可以自行暂停，而调度器负责将其恢复。

Kotlin 提供了三个调度器，您可以使用它们来指定应在何处运行协程:

// Dispatchers.Mainsuspend fun fetchDocs() {    // Dispatchers.Main    val result = get("developer.android.google.cn")    // Dispatchers.Main    show(result)}// Dispatchers.Mainsuspend fun get(url: String) =    // Dispatchers.Main    withContext(Dispatchers.IO) {        // Dispatchers.IO    }    // Dispatchers.Main

借助协程，您可以通过精细控制来调度线程。由于 withContext 可让您在不引入回调的情况下控制任何代码行的线程池，因此您可以将其应用于非常小的函数，如从数据库中读取数据或执行网络请求。一种不错的做法是使用 withContext 来确保每个函数都是主线程安全的，这意味着，您可以从主线程调用每个函数。这样，调用方就无需再考虑应该使用哪个线程来执行函数了。

在这个示例中，fetchDocs 会在主线程中执行，不过，它可以安全地调用 get 来在后台执行网络请求。因为协程支持 suspend 和 resume，所以一旦 withContext 块完成后，主线程上的协程就会恢复继续执行。