Android平台的Kotlin协程

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1、协程是什么

如果我们去维基百科，可以找到一段类似的话：

协程是一种非抢占式或者说协作式的计算机程序并发调度的实现，程序可以主动挂起或者恢复执行。

又如果你看了网上的很多文章，它们也可能这么说：

  • 协程是轻量级的线程。
  • 协程没有用户态到内核态的切换。
  • 协程的调度是协作式的，而线程是抢占式的。

我们先不说上面的这些说法对不对。反正，相信无论是那种方式，看了之后你还是一脸懵逼。

事实上，协程是一种脱离语言的概念。从本质上说，协程就是一段程序，它能够被挂起，待会儿再恢复执行。这里的挂起和恢复执行都是程序主动控制的（所以叫协作式），而不是像线程那样是由操作系统调度的。每个语言对协程都有自己的实现（也可能压根儿就不支持协程，如Java）。这也是我们对协程这个概念感到模糊和混乱的原因，因为协程本身的定义就是模糊的，而每个语言的实现又都不太一样。

这篇文章，就以Kotlin中的协程为例。我们先介绍协程的基本用法，再看下它是怎么实现的。

2、为什么要用协程

我们先来看一个例子。假设有一个耗时的方法，用于获取一个Account对象。耗时的原因，可能因为是需要IO操作，或者是需要大量CPU资源，又或者本身就是需要延时一段时间后执行。

那么，在Android中，为了防止它阻塞主线程造成ANR，我们可以这么写：

getAccount(object : Callback<Account> {
    override fun onFail(code: Int, message: String) {
        // show error
    }

    override fun onSuc(response: Account) {
        // Do something with Account
    }
})

这就是典型的回调式的写法。在getAccount方法的内部，会把获取Account的逻辑放到后台线程中异步执行，并在结果返回后通过回调的形式返回给上层。
这种写法的一大问题是，代码杂乱不堪，我们很容易陷入到回调地狱中。例如，如果在接口访问失败后需要增加重试的逻辑，要怎么写？如果在成功后，还需要请求另一个接口，又要怎么写？一层又一层的回调，直觉告诉你就是在写bug。

幸运的是，我们有Rxjava。利用RxJava，我们可以这么写：

Observable.create { emitter: ObservableEmitter<Account> -> emitter.onNext(getAccount()) }
            .subscribeOn(Schedulers.io())
            .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
            .subscribe {
                // Do something with Account
            }

RxJava的链式调用，使得代码简洁了很多。但是RxJava也有自身的问题，它的操作符太抽象了，以至于RxJava的学习成本很大。例如说，还是上面的例子，如果我们想要增加出错重试的逻辑，要怎么做？如果不熟悉retry这个操作符，你可能要花点时间了。

但是，在使用Kotlin的协程版本中，我们的代码是这个样子的：

coroutineScope.launch { // 启动一个协程
    val account = withContext(Dispatchers.IO) {
        // getAccount的逻辑会在IO线程中执行
        getAccount()
    }
    // 自动切换回原来的线程
    doSomethingWithAccount(account)
}

上面代码最神奇的地方在于withContext(Dispatchers.IO)，这行代码使得getAccount的逻辑会自动在IO线程执行。而更加神奇的地方在于，getAccount执行完毕后会自动切换回原来的线程执行doSomethingWithAccount。在这里，我们可以执行UI刷新的逻辑。这一切，都是编译器帮助我们完成的。整个过程中我们没有用到回调（至少没有显性地看到）。
这就是协程最大的一个好处。简单的说，就是用同步的方式写异步的代码。这个特性，让我们的代码变得无比简洁。

3、协程应用指北

3.1、Gradle配置

在Android中，如果我们要使用协程，首先需要在app的build.gradle中，添加依赖：

dependencies {
    implementation "org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-core:1.3.3"
    implementation "org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-android:1.3.3"
}

这里引入的两个依赖分别是协程的核心库与平台库。kotlin是一个跨平台的语言。例如在js本身就是单线程的事件循环，这与Android有较大的差别。平台库的作用，就是这一层差别的抽象。

3.2、创建第一个协程

协程的创建方法有3种，我们一个一个来看。

3.2.1、使用runBlocking顶层函数

runBlocking {
    print("Hello World!")
}

这个顶层函数会阻塞线程，直至runBlocking中的内容执行完毕。所以，这个方法一般也不会用在业务开发中。毕竟，我们使用协程就是因为它并发的能力。

3.2.2、GlobalScope 

GlobalScope.launch {
    print("Hello World!")
}

GlobalScope是一个全局的作用域，使用这种方法创建的协程，生命周期与APP的生命周期一致。
因为不能控制生命周期，这种方式可能会造成内存泄漏，一般在业务开发中不太常见。

3.2.3、使用CoroutineScope对象

val context = SupervisorJob() + Dispatchers.Main
val coroutineScope = CoroutineScope(context)
coroutineScope.launch { 
    print("Hello World!")
}

这个也是官方推荐的方式，使用一个CoroutineScope对象来创建协程。创建CoroutineScope需要一个Context对象（这个Context对象和Android中常见的Context不是一个概念）。
更简单的，我们也可以直接使用MainScope这个对象。
上面例子中的GlobalScope本质也是一个CoroutineScope。

val scope = MainScope()
scope.launch {
    print("Hello World!")
}

使用这种方式创建的协程，可以在必要的时候取消。

scope.cancel()

这在一些场合十分有用。例如，在Activity销毁的时候取消所有的网络请求。

3.2.4、小结：创建协程的关键参数

我们以launch为例，看一下协程启动都有那些参数。下面给出了launch函数的定义。

public fun CoroutineScope.launch(
    context: CoroutineContext = EmptyCoroutineContext,
    start: CoroutineStart = CoroutineStart.DEFAULT,
    block: suspend CoroutineScope.() -> Unit
): Job

可以看到，创建一个协程总共有5个关键的参数，分别是：

  • CoroutineScope 协程作用域
  • CoroutineContext 协程的上下文
  • CoroutineStart 协程的启动模式
  • block 协程体
  • Job 作业

协程体没什么好说的，就像你调用Handle().post(Runnable{ })时传入的Runnable对象一样，是你希望交给协程去执行的东西。
下面的篇幅，我们介绍剩下的4个参数。为了便于理解，介绍的顺序会略有调整。

3.3、协程启动模式

协程的启动模式定义在CoroutineStart中，是一个枚举类：

public enum class CoroutineStart {
    DEFAULT,    // 立即执行协程体
    LAZY,   // 只有在有必要的情况下才执行协程体
    @ExperimentalCoroutinesApi
    ATOMIC, // 立即执行协程体，但在开始运行之前无法取消
    @ExperimentalCoroutinesApi
    UNDISPATCHED;   //  立即在当前线程执行协程体，直到第一个suspend调用
}

DEFAULT和LAZY是我们最常用的模式。LAZY只有在有必要的情况下才执行协程体。可以看一下下面这个例子：

val deferred = async(start = CoroutineStart.LAZY) {
    print("coroutine run")
    "Hello World"
}
print(deferred.await())   // 1⃣️

例如，上面的代码，我们设置了启动模式为LAZY。因此，直到y1⃣️处的代码被调用，async所创建的协程才会开始执行。
ATOMIC和UNDISPATCHED还是实验性质的API，这里暂不介绍了。

3.4、Job

Job是launch方法的返回值，通常的理解是作业。Job表示了一个协程的工作任务。Job是一个接口，我们看一下它的定义：

public interface Job : CoroutineContext.Element

而这个CoroutineContext.Element又继承自CoroutineContext。也就是说，Job本质上还是个CoroutineContext。
Job是用来干嘛的？看一下Job的函数就明白了。

public val isActive: Boolean
public val isCompleted: Boolean
public val isCancelled: Boolean

public fun start(): Boolean
public fun cancel(cause: CancellationException? = null)
public suspend fun join()

3.4.1、launch与async

前面我们举了个例子，使用launch创建并启动了一个协程。
launch定义在Builders中。事实上，在Builders中，除了launch，还有另一个常用的创建协程的方法async。

public fun CoroutineScope.launch(...): Job
public fun <T> CoroutineScope.async(...): Deferred<T> {

单看这两个函数的定义，除了返回值不同也没有什么太大的区别了。
这个Deferred本质上就是继承自Job，最重要的一点就是多了一个await的函数。故名思义，我们可以通过这个函数来获取协程执行结果。
配合上文中提到的CoroutineStart.LAZY，就可以实现只有在await被调用的时候才能才会开始执行的异步任务。
launch通常用于那些不关心结果的耗时任务，而async通常用于那些需要返回值的耗时任务，如网络请求、读取数据库等。

3.5、CoroutineScope

CoroutineScope表示一个协程的作用域。CoroutineScope是一个接口，定义如下：

public interface CoroutineScope {
    public val coroutineContext: CoroutineContext
}

可以看到，CoroutineScope的定义非常简单。每个CoroutineScope都持有CoroutineContext对象。
CoroutineScope的一个作用就是在一些场合方便地取消所有已启动的协程。
在创建协程的时候，我们可以在父协程内创建子协程。这个时候，父协程会限制子协程的生命周期, 子协程则继承父协程的上下文。
GlobalScope就是CoroutineScope的一个子类。
作用域还和异常的传播有关，这个我们放到后面再说。

3.6、CoroutineContext

协程创建过程中，接收CoroutineContext对象作为协程的上下文。CoroutineContext本质上是一个接口，它有很多的实现。协程上下文是协程创建过程中很重要的一个参数。

在实际使用过程中，可以创建多个上下文，并使用+操作符将其连在一起。相同类型的Context，右边覆盖左边的。

Dispatchers.Main + CoroutineName("Get AccountInfo Coroutine")

如果把CoroutineContext的接口和List进行对比，你会觉得两者出奇地相似！

public operator fun plus(context: CoroutineContext): CoroutineContext
public fun minusKey(key: Key<*>): CoroutineContext
public operator fun <E : Element> get(key: Key<E>): E?

CoroutineContext可以说就是一个以Key为索引的List。所以，本质上，CoroutineContext就是一个数据结构而已。我们也可以通过Key来查找某个具体的CoroutineContext，如：

coroutineContext[CoroutineName]

接下来介绍一些常见的CoroutineContext的实现。

3.6.1、CoroutineName

CoroutineName的作用是为协程命名，类似于java中为线程添加名称：

new Thread().setName("Get AccountInfo Thread");

在协程中，通过下面的代码为创建的协程添加名称：

launch(CoroutineName("Get AccountInfo Coroutine")) { 
}
2.6.2、Dispatchers 调度器

Dispatchers中有4个默认的调度器可供使用，他们都继承自CoroutineDispatcher：

  • Dispatchers.Unconfined 不指定线程, 如果子协程切换线程那么接下来的代码也运行在该线程上
  • Dispatchers.IO 适用于IO读写，底层用线程池实现
  • Dispatchers.Main 根据平台不同而有所差, Android平台上的实现为HandlerContext（这里也说明了，在Android平台上，把一个协程绑定到主线程上执行，最终还是回到了Android平台的Handler的那一套）
  • Dispatchers.Default 默认调度器, 在线程池中执行协程体, 适用于计算操作

3.7、异常处理

3.7.1、全局的异常处理

无论是线程还是RxJava，都有默认的异常处理器。例如，我们可以为线程设置一个默认的异常处理：

Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler { t: Thread, e: Throwable ->
    println("Thread '${t.name}' throws an exception with message '${e.message}'")
}

我们也可以为RxJava设置默认的异常处理器：

RxJavaPlugins.setErrorHandler(e -> {
    println("Throws an exception with message '${e.message}'")
});

同样，协程也可以添加默认的异常处理器。

// 创建异常处理器，本质上仍然是 coroutineContext
val exceptionHandler = CoroutineExceptionHandler { coroutineContext, throwable ->
    print("Throws an exception with message: ${throwable.message}")
}
MainScope().launch(exceptionHandler) {
    throw IllegalArgumentException("wrong argument")
}

上面这段程序在运行的时候并不会崩溃，抛出的IllegalArgumentException的异常被我们自定义的异常处理器捕捉到了。

3.7.2、async的await与join

上面我们以launch为例介绍了CoroutineExceptionHandler。但是值得注意的是，使用async时，我们发现异常默默地消失了。即使没有定义异常处理器，程序也不会崩溃。

MainScope().async {
    throw IllegalArgumentException("wrong argument")
}

这是因为async的设计思路与launch不同。对async来说，异常只有在调用await的时候才会消费。这也很好理解嘛，当我期望获取async的结果时，程序已经发生了异常，没有办法给出正确的结果。此时，只好抛出一个异常。
但是另一个方法join则不一样了。join只关心协程是否执行完成，但并不关心是异常结束还是正常结束。即使我们用launch替代async，结果也是一样的。在join的调用处并不会抛出异常。

总结一下：

  • 对于async返回的deferred来说，它有两个方法。当发生异常时，join并不关心是否发生异常，只关心协程是否结束。而await则会在调用处抛出异常。
  • launch中未捕获的异常与async的处理方式不同，launch会直接抛出给父协程，如果没有父协程或父协程不响应（如supervisorScope，下面会介绍），那么就交给上下文中指定的 CoroutineExceptionHandler处理，如果没有指定，那传给全局的CoroutineExceptionHandler等等，而async则要等await来消费。
  • 不管是哪个启动器，在应用了作用域之后，都会按照作用域的语义进行异常扩散，进而触发相应的取消操作，对于 async来说就算不调用await来获取这个异常，它也会在coroutineScope当中触发父协程的取消逻辑。
    看下面这个例子：
MainScope().launch {    // 1⃣️
    val deferred  = async(exceptionHandler) {
        throw IllegalArgumentException("wrong arg") // 2⃣️
    }

    try {
        // 尽管这里捕获了异常，但是在2⃣️处抛出的异常仍然会扩散到1⃣️处，导致崩溃
        deferred.await()
    } catch (e : IllegalArgumentException) {
        print("catch exception: ${e.message}")
    }
}
3.7.3、作用域

异常的传播还和协程的作用域有关。
在前面我们已经看到，子协程出现异常会导致父协程同时被取消。那么有没有什么办法，把错误限制在子协程中呢？
答案就是使用supervisorScope。

  • coroutineScope内部的取消操作是双向传播的，子协程未捕获的异常也会向上传递给父协程。如果一个子协程异常退出，那么父协程也会退出。同样，父协程的异常也会导致所有子协程异常终止。同时，这也是协程内部再启动子协程的默认作用域。
  • supervisorScope内部的取消操作是单向传播的，父协程向子协程传播，子协程的错误不会传播给父协程和它的兄弟协程。它更适合一些独立不相干的任务。

同样，用几个例子来说明一下：
我们先定义一个错误处理器：

val exceptionHandler = CoroutineExceptionHandler { coroutineContext, throwable ->
    print("Throws an exception, ${coroutineContext[CoroutineName]}, message: ${throwable.message}")
}

接着，在coroutineScope作用域中启动一个协程：

MainScope().launch(exceptionHandler + CoroutineName("coroutine 1")) {   // 1⃣️
    coroutineScope {
        launch(exceptionHandler + CoroutineName("coroutine 2")) {   // 2⃣️
            throw IllegalArgumentException("oops!")
        }
    }
}

最终的结果是：

Throws an exception, CoroutineName(coroutine 1), message: oops!

如果把上面这个例子中的coroutineScope换成supervisorScope，那么结果就变成了：

Throws an exception, CoroutineName(coroutine 2), message: oops!

在上面这个🌰中，如果我们使用supervisorScope，协程2⃣️发生的错误首先尝试向上传播到1⃣️，但是因为作用域的限制，父协程不响应异常处理，因此最终交给2⃣️处的异常处理器处理。
但是，需要注意的是，supervisorScope只作用域其直接子协程。也就是说，在supervisorScope的子协程中再创建的子协程，遵守默认的作用域，也就是coroutineScope。

MainScope().launch(exceptionHandler + CoroutineName("coroutine 1")) {   // 1⃣️
    supervisorScope {
        launch(exceptionHandler + CoroutineName("coroutine 2")) {   // 2⃣️
            launch(exceptionHandler + CoroutineName("coroutine 3")) {   // 3⃣️
                throw IllegalArgumentException("oops!")
            }
        }
    }
}

这段代码运行的结果是：

Throws an exception, CoroutineName(coroutine 2), message: oops!

这里的协程3⃣️是supervisorScope的子协程的子协程，因此，在3⃣️处发生的异常仍然会向上传播，最终被2⃣️捕捉到。

3.8、互斥

协程本质上仍是在线程上运行的。既然是在线程上，那么一定会有同步的问题。常见的解决线程之间同步问题的工具有：

  • synchronized 关键字
  • ReentrantLock等java.util.concurrent.locks包中的锁
  • AtomicInteger 等java.util.concurrent.atomic包中的原子类
  • ConcurrentHashMap等线程安全的集合
    除此之外，kotlin还为我们提供了两个工具：
3.8.1、Mutex

synchronized等关键字，在获取不到锁的时候会阻塞线程。而Mutex通过挂起函数，在没有获取锁就挂起协程，获取后再恢复协程，协程挂起时线程并没有阻塞就可以执行其他逻辑。

mutex.withLock {
    counter++
}
3.8.2、ThreadLocal

Java提供了ThreadLocal用来保存线程局部数据，每个线程中的值都是单独的。协程中同样可以通过.asContextElement实现协程版的局部数据。

val threadLocal = ThreadLocal<String>()
GlobalScope.launch(threadLocal.asContextElement("initial value")) {
    print("thread: ${Thread.currentThread()} threadLocal: ${threadLocal.get()}")
    yield()
    print("thread: ${Thread.currentThread()} threadLocal: ${threadLocal.get()}")
}

结果如下：

thread: Thread[DefaultDispatcher-worker-1,5,main] threadLocal: initial value
thread: Thread[DefaultDispatcher-worker-3,5,main] threadLocal: initial value

可以看到，虽然线程切换了，但是从threadLocad中获取的值并没有发生改变。

3.9、Android最佳实践

Kotlin官网上给出了一个Android的最佳实践的例子，我们可以定义一个抽象的Activity，通过重写onDestroy方法，在退出的时候取消所有的协程，避免内存泄漏：

abstract class ScopedActivity: Activity(), CoroutineScope by MainScope(){
    override fun onDestroy() {
        super.onDestroy()
        cancel()
    }
}

想要启动一个协程，我们直接调用launch方法就好。

launch {
    // do something you want
}

4、协程源码解析

4.1、suspend修饰符

suspend是一个修饰符，含义是挂起，可以用在任何函数上。在开篇我们举例的的时候曾提到过：

suspend fun backupLazy() = {
    // here for you to get LazyInfo
}

然而实际上，suspend修饰符并不能实现挂起的操作。这个关键字，并不会帮助我们切换线程。它仅仅是提示函数的调用者，这是一个耗时的函数，因此需要放到协程中执行，仅此而已。

4.2、Continuation续体

我们来看一下kotlin中协程的接口是怎么写的：

public interface Continuation<in T> {
    public fun resumeWith(result: Result<T>)
}

这个resumeWith可能还不是很明显，但是如果看到下面两个扩展函数：

public inline fun <T> Continuation<T>.resume(value: T): Unit =
    resumeWith(Result.success(value))

public inline fun <T> Continuation<T>.resumeWithException(exception: Throwable): Unit =
    resumeWith(Result.failure(exception))

与我们常见的callback接口的定义对比一下：

public interface Callback<T> {
    void onFail(int code, String message);
    
    void onSuc(T response);
}

是不是感觉一模一样！onSuc和onFail分别于resumeWith和resumeWIthException相互对应。所以，有些人说协程本质上是回调，确实也是这么一回事。

假设我们在主线程创建了一个协程并绑定到IO线程，那么在协程启动后，这个协程就从主线程上剥离了。主线程会继续执行剩下的代码，而与IO线程绑定的这个协程执行完后，就通过这个resumeWith的方法，重新绑定到主线程上执行。

在协程官方文档上，把这个Continuation称之为续体。在编译的过程中，一个完整的协程被分割切块成一个又一个续体。每一次挂起之后，都会对应着一次resumeWith恢复。

4.3、CPS 续体传递风格

CPS的全称是Continuation-Passing-Style，翻译为续体传递风格，这是个有点抽象的概念。
我们先看一下挂起的函数声明：

suspend fun <T> CompletableFuture<T>.await(): T

在经过所谓的CPS变换后，它的函数签名变成了这样：

fun <T> CompletableFuture<T>.await(continuation: Continuation<T>): Any?

这种变换，就成为CPS变换。主要的变化有两点：

  • 续体作为参数传入await方法
  • 返回值变成了Any?
    其中，第二点变化是因为，CPS变换后，这个函数除了要返回它本身的返回值，还要返回一个标记——COROUTINE_SUSPENDED（我们会在下文看到），这个标记返回时，表示表示这个挂起函数会发生事实上的挂起操作。
    什么叫事实上的挂起操作？我们举个例子：
val deferred = async {  // 1⃣️
    // do something
}
delay(1000)
deferred.await()    // 2⃣️

上述代码执行到标记为2⃣️的地方，是否挂起取决于协程（1⃣️处创建）是否执行完成。如果已经执行完成了，那么2⃣️直接把结果拿过来用就行。如果没有完成，那么2⃣️就会发生事实上的挂起，等待协程执行完毕。

4.4、ContinuationInterceptor 续体拦截器

上面已经介绍了协程续体和CPS变换。我们创建的协程，在每一个挂起点，都对应着一次resumeWith的操作。那协程又是怎么绑定到线程上执行的？
这就涉及到了ContinuationInterceptor。
ContinuationInterceptor是拦截器，拦截器可以做的事情有很多，切换线程只是它可以实现的目的之一。我们也可以实现自己的拦截器，用来打印一些日志。
照例先看一下ContinuationInterceptor的定义：

public interface ContinuationInterceptor : CoroutineContext.Element {
    public fun <T> interceptContinuation(continuation: Continuation<T>): Continuation<T>
    public fun releaseInterceptedContinuation(continuation: Continuation<*>)
}

我列举了两个最重要的函数。其中，interceptContinuation会在ContinuationImpl中被调用，从而实现拦截的目的。

val intercepted = continuation.context[ContinuationInterceptor]?.interceptContinuation(continuation) ?: continuation
4.4.1、HandlerContext

还记得前文提到的Dispatchers.Main吗？在Android平台，它的实现就是HandlerContext。HandlerContext也是继承自ContinuationInterceptor。这里，用HandlerContext来举个例子，说明在Android平台，协程是怎么切换到主线程中执行的。
大段的代码就不列举了，我们精简一下，只看它的一个函数：

override fun dispatch(context: CoroutineContext, block: Runnable) {
    handler.post(block)
}

好嘛！万变不离其宗，最终还是回到了我们熟悉的Handler。
这也说明了，协程本质上只是编译器的一层封装。它底层所依赖的，仍旧是Java的线程池（例如Dispatchers.IO），或是平台的一些特性（如Handler)。

4.5、状态机

出于性能的考虑，协程在编译挂起函数时会将函数体编译为状态机，这样可以避免创建过多的类和对象。
我们看一个例子：

val a = a()
val y = foo(a).await() // 挂起点 #1
b()
val z = bar(a, y).await() // 挂起点 #2
c(z)

上面的代码有2个挂起点。它在编译为java的字节码后，大致是这样的：

class <anonymous_for_state_machine> extends SuspendLambda<...> {
    // 状态机当前状态
    int label = 0
    
    // 协程的局部变量
    A a = null
    Y y = null
    
    void resumeWith(Object result) {
        if (label == 0) goto L0
        if (label == 1) goto L1
        if (label == 2) goto L2
        else throw IllegalStateException()
        
      L0:
        // 这次调用，result 应该为空
        a = a()
        label = 1
        result = foo(a).await(this) // 'this' 作为续体传递
        if (result == COROUTINE_SUSPENDED) return // 如果 await 挂起了执行则返回
      L1:
        // 外部代码传入 .await() 的结果恢复协程 
        y = (Y) result
        b()
        label = 2
        result = bar(a, y).await(this) // 'this' 作为续体传递
        if (result == COROUTINE_SUSPENDED) return // 如果 await 挂起了执行则返回
      L2:
        // 外部代码传入 .await() 的结果恢复协程
        Z z = (Z) result
        c(z)
        label = -1 // 没有其他步骤了
        return
    }          
}

注1：上面的代码是伪代码。
注2：以上代码摘自Kotlin的官方设计文档

一个挂起函数会被编译成一个匿名类，这个匿名类中的resumeWith函数实现了状态机。成员变量label代表了当前状态机的状态，每一个续体（即挂起点中间的部分以及挂起点与函数头尾之间的部分）都各自对应了一个状态，当函数运行到每个挂起点时，label的值都受限会发生改变，并且当前的续体（也就是代码中的this）都会作为实参传递给发生了CPS变换的挂起函数，如果这个挂起函数没有发生事实上的挂起，函数继续运行，如果发生了事实上的挂起，则函数直接return。
由于label记录了状态，所以，在协程恢复的时候，可以根据状态使用goto 语句直接跳转至上次的挂起点并向后执行，这就是协程挂起的原理。
顺便提一句，虽然Java中没有goto语句，但是class字节码中支持goto。

5、协程高级应用

Kotlin中的协程还提供了Channel、Flow 等API可供调用。
Channel与Select的结合可以实现协程版的NIO，Flow则是Kotlin协程与响应式编程模型结合的产物，同样分为发射数据的上游、接收数据的下游以及连接上下游的操作符三个部分。

6、总结

通过上面的源码分析，我们可以发现，协程是基于线程实现的一层更加上层的API，这个API能够帮助我们用同步的方式写出异步执行的代码。
除此之外，它好像也没有什么特别神秘的东西了。本质上，协程仍旧是基于线程的，它并不是什么空中楼阁，可以凭空存在。

6.1、协程真的更加高效吗

还剩下的一个问题是，协程真的更加高效吗？
在Kotlin的官方文档上，有这样一个例子，创建了10w个协程与10w个线程进行对比。此时，协程并没有什么问题，而线程则直接发生了OOM。

repeat(100_000) {
    launch {
        delay(1000L)
        print(".")
    }
}

repeat(100_000) {
    thread {
        Thread.sleep(1000L)
        print(".")
    }
}

然而，通过前面的分析，我们已经明白，协程本质上是一层更上的API而已。如果考虑API的开销，协程可能会比直接使用原生的Handler或者Java的线程池更慢，并不存在性能上的优势。
官网的例子的误导性在于，10w个协程最终都是绑定到线程池上的，并不是真正创建了10w个线程。如果不是创建10w个线程而是使用线程池，那么就不会发生OOM了。

使用下面两个测试程序，在小米MIX 2进行测试，使用JAVA 线程池的API的性能是协程的2～3倍。这部分的开销。可见，协程对比原生的线程池，并没有什么性能上的优势。

private const val REPEATE_TIMES = 100_000
private const val DELAY_TIME = 1000L

// 3800ms
private fun coroutinesTest() {
    val startTime = System.currentTimeMillis()
    val count = AtomicInteger()
    val dispatcher = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor().asCoroutineDispatcher()

    GlobalScope.launch {
        repeat(REPEATE_TIMES) {
            launch(dispatcher) {
                delay(DELAY_TIME)
                doIf(count.incrementAndGet() == REPEATE_TIMES) {
                    val endTime = System.currentTimeMillis()
                    print(endTime - startTime)
                }
            }
        }
    }
}
// 1400ms
private fun threadTest() {
    val startTime = System.currentTimeMillis()
    val count = AtomicInteger()
    val executors = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor()
    repeat(REPEATE_TIMES) { executors.schedule({
        doIf(count.incrementAndGet() == REPEATE_TIMES) {
            val endTime = System.currentTimeMillis()
            print(endTime - startTime)
        }
    }, DELAY_TIME, TimeUnit.MICROSECONDS) }
}
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