Kotlin 协程 - 生命周期 Job

一、概念

对于每一个由协程构建器开启的协程，都会返回一个 Job 实例用来管理协程的生命周期。launch()直接返回 Job实现，async() 返回的 Deferred 实现了 Job接口。

Await.kt

二、生命周期

         如果Job是通过协程构建器创建的，Active就是协程主体运行时的状态，在这个状态下我们可以启动子协程。一般协程都是在Active状态下启动，只有那些延迟启动的才会以New状态启动。

        当Job完成时，会进入Completing状态等待所有子协程完成，然后进入Compelted状态。

        如果Job在Active或Completing状态下取消或者异常，会进入到Cancelling状态供我们做一些资源释放等工作，然后进入到Cancelled状态。

没有直接的生命周期函数可供调用，而是使用以下三个属性去做判断：

三、协程的取消

        Java 线程其实没有提供任何机制来安全地终止线程，Thread 类提供了一个 interrupt() 方法用于中断线程的执行，并不意味着立即停止目标线程正在进行的工作，而只是传递了请求中断的消息，然后由线程在下一个合适的时机中断自己。

        仅仅终止线程是一个糟糕的方案，协程提供了一个 cancel() 函数来取消Job，但并不是一定能取消。协程的取消是协作的，一段协程代码必须协作才能被取消。所有 kotlinx.coroutines 中的挂起函数都是可被取消的，它们检查协程的取消，并在取消时抛出 CancellationException。如果协程正在执行计算任务，并且没有检查取消的话，那么它是不能被取消的。

3.1 取消的原理

public interface Job : CoroutineContext.Element {
    //通过序列保存了所有子Job的引用，所以具有父子层级结构
    public val children: Sequence
}
 
//子Job接口
public interface ChildJob : Job {
    //提供了父Job取消自己的函数
    public fun parentCancelled(parentJob: ParentJob)
}
 
//父Job接口
public interface ParentJob : Job {
    //提供了获取子Job被取消原因的函数
    public fun getChildJobCancellationCause(): CancellationException
}
 
//Job的实现类，同时实现了ChildJob和ParentJob，说明一个Job对象既可以是父Job也可以是子Job
public open class JobSupport constructor(active: Boolean) : Job, ChildJob, ParentJob, SelectClause0 {
        internal var parentHandle: ChildHandle?   //当前协程的父协程帮助类，当前协程作为子协程
}

3.2 取消的状态

挂起函数（挂起点）会在执行的时候检查协程的状态，其它情况需要手动调用 job.isAlive 或 job.ensureActive() 来检查。

• 运行出错或者调用cancel()后该Job会在遇到第一个挂起点开始取消并抛出CancellationException异常：
  • 先处于Cancelling状态，没有挂起点或检查措施便不会响应取消操作直至代码块执行完毕。才能继续执行其它，否则会存在其它协程并发执行。
  • 手动调用join()或遇到代码中的第一个挂起点，协程才会真正被取消，再处于Cancelled状态。推荐使用cancelAndJoin()简化调用。
• 一旦该Job被取消，该Job下的子job也会一并取消，但父Job和兄弟Job不受影响，该Job不能再用作任何新Job的父Job（不能开启新协程）。

3.3 取消的异常处理

协程通过抛出一个 CancellationException异常 来取消 Job。cancel() 可以传参使用不同的异常来指定原因，需要是 CancellationException 的子类才能取消协程。该异常不会导致父协程或兄弟协程的取消，可以使用 try-catch-finally 去捕获处理释放资源，推荐使用标准函数 use() 会自动关闭资源。

suspend fun main() = runBlocking {
    //没有继承父协程的上下文，有自己的作用域，因此 runBlocking 不会等待 GlobalScope 执行完再结束。
    val job = GlobalScope.launch {
        try {
            //耗时操作
        }catch (e:Exception){
            //处理异常
        }finally{
            //释放资源
        }
    }
    delay(1000)  //让job运行一下再取消
//    job.cancel()    //抛异常 JobCancellationException
//    job.join()    //挂起函数，这样就会等 GlobalScope 取消完再继续执行
    job.cancelAndJoin() //简写
}

3.4 无法直接取消的情况（CPU密集型、没有挂起点）

由于调用cancel()操作后Job会处于Cancelling状态，此时只需判断Job是否处于活跃状态于便可以响应cancel()操作。

• CPU密集型任务无法直接被cancel()取消，因为直接取消会丢失临时计算数据。可以通过对Job状态的判断来响应cancel()操作。
• Job的取消发生在挂起点上，没有挂起点便不会响应cancel()操作，当我们使用协程却没有调用任何挂起函数的时候（做阻塞操作、神经网络学习）便会发生这种情况。

suspend fun main() = runBlocking {
    val job = launch(Dispatchers.Default) {    //该协程中无挂起点
        while (isActive) {   //判断出false便会取消
            ensureActive()              //检测出false便会取消
            yield()                     //不至于因为任务太抢占资源导致其它协程拿不到线程执行权
            println("CPU密集任务")
        }
    }
    delay(1000)    //让job运行一会儿后再取消
    println("等完")
    job.cancelAndJoin() //cancel()操作会将 isActive = false
    println("结束")
}

3.5 一定无法取消的情况

由于我们可以捕获CancellationException异常，在 Job 真正结束前可以做一些事情，由于 Job 响应 cancel() 后已经处于 Cancelling状态，此时启动一个新协程（会被忽略）或者调用挂起函数（会抛异常CancellationException）是无法被执行的。

• 方式①：指定协程上下文为NonCancellable来得到一个常驻Job不响应 cancel()操作。
• 方式②：使用invokeOnCompletion()函数，当 Job 处于Cancelled状态或Compeleted状态时会执行回调。形参it是一个异常，没有异常值为null，协程被取消值为 CancellationException。

withContext(NonCancellable) { 
    //不会响应取消
}
job.invokeOnCompletion {
    //回调代码
}

3.6 自定义挂起函数定义取消的回调

详见回调函数改挂起函数

//定义
suspend fun getResource():StudentBean = suspendCancellableCoroutine{ continuation ->
    request(object : ICallBack{
    override fun onSuccess(data:String){
        continuation.resume(data)
    }
    override fun onFailure(exception:Throwable){
        continuation.resumeWithException(exception)
    }
})    
    //定义协程取消时应该做的操作
    continuation.invokeOnCancellation{ //TODO... }
}
 
//使用
fun main() = runBlocking{
    scope.launch{
        val bean = getResource()
    }
}

四、自定义Job

协程构建器基于其父Job构建自己的Job，如果自定义了Job便不再适用父子关系，失去了结构化并发（父协程不会等待子协程完成）。

fun main(): Unit = runBlocking {
    val scope = CoroutineScope(Job())
//    test1(scope)  //打印：测试1---子协程1
    test2(scope)    //打印：测试2---子协程1 、测试2---子协程2
    delay(1000)
}
 
fun test1(scope: CoroutineScope) {
    scope.launch {
        launch {
            println("测试1---子协程1")
            scope.cancel()
        }
        launch {
            println("测试1---子协程2")
        }
    }
}
 
fun test2(scope: CoroutineScope) {
    scope.launch {
        launch(Job()) { //此处添加了一个job参数
            println("测试2---子协程1")
            scope.cancel()
        }
        launch {
            println("测试2---子协程2")
        }
    }
}