Kotlin协程Channel浅析

结论先行

Kotlin协程中的Channel用于处理多个数据组合的流，随用随取，时刻准备着，就像自来水一样，打开开关就有水了。

Channel使用示例

fun main() = runBlocking {
    logX("开始")
    val channel = Channel {  }
    launch {
        (1..3).forEach{
            channel.send(it)
            logX("发送数据: $it")
        }
        // 关闭channel， 节省资源
        channel.close()
    }
    launch {
        for (i in channel){
            logX("接收数据: $i")
        }
    }

    logX("结束")
}
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示例代码 使用Channel创建了一组int类型的数据流，通过send发送数据，并通过for循环取出channel中的数据，最后channel是一种协程资源，使用结束后应该及时调用close方法关闭，以免浪费不必要的资源。

Channel的源码

public fun  Channel(
    capacity: Int = RENDEZVOUS,
    onBufferOverflow: BufferOverflow = BufferOverflow.SUSPEND,
    onUndeliveredElement: ((E) -> Unit)? = null
): Channel =
    when (capacity) {
        RENDEZVOUS -> {}
        CONFLATED -> {}
        UNLIMITED -> {}
        else -> {}
    }
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可以看到Channel的构造函数包含了三个参数，分别是capacity、onBufferOverflow、onUndeliveredElement.

首先看capacity，这个参数代表了管道的容量，默认参数是RENDEZVOUS，取值是0，还有其他一些值：

• UNLIMITED: Int = Int.MAX_VALUE，没有限量
• CONFLATED: 容量为1，新的覆盖旧的值
• BUFFERED: 添加缓冲容量，默认值是64，可以通过修改VM参数：kotlinx.coroutines.channels.defaultBuffer，进行修改

接下来看onBufferOverflow, 顾名思义就是管道容量满了，怎么办？默认是挂起，也就是suspend，一共有三种分别是：
SUSPNED、DROP_OLDEST以及DROP_LATEST

public enum class BufferOverflow {
    /**
     * Suspend on buffer overflow.
     */
    SUSPEND,

    /**
     * Drop **the oldest** value in the buffer on overflow, add the new value to the buffer, do not suspend.
     */
    DROP_OLDEST,

    /**
     * Drop **the latest** value that is being added to the buffer right now on buffer overflow
     * (so that buffer contents stay the same), do not suspend.
     */
    DROP_LATEST
}
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• SUSPEND，当管道的容量满了以后，如果发送方还要继续发送，我们就会挂起当前的 send() 方法。由于它是一个挂起函数，所以我们可以以非阻塞的方式，将发送方的执行流程挂起，等管道中有了空闲位置以后再恢复，有点像生产者-消费者模型
• DROP_OLDEST，顾名思义，就是丢弃最旧的那条数据，然后发送新的数据，有点像LRU算法。
• DROP_LATEST，丢弃最新的那条数据。这里要注意，这个动作的含义是丢弃当前正准备发送的那条数据，而管道中的内容将维持不变。

最后一个参数是onUndeliveredElement，从名字看像是没有投递成功的回调，也确实如此，当管道中某些数据没有成功接收时，这个就会被调用。

综合这个参数使用一下

fun main() = runBlocking {
    println("开始")
    val channel = Channel(capacity = 2, onBufferOverflow = BufferOverflow.DROP_OLDEST) {
        println("onUndeliveredElement = $it")
    }

    launch {
        (1..3).forEach{
            channel.send(it)
            println("发送数据: $it")
        }
        // 关闭channel， 节省资源
        channel.close()
    }
    launch {
        for (i in channel){
            println("接收数据: $i")
        }
    }

    println("结束")
}

输出结果如下：
开始
结束
发送数据: 1
发送数据: 2
发送数据: 3
接收数据: 2
接收数据: 3
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安全的从Channel中取数据

先看一个例子

val channel: ReceiveChannel = produce {
        (1..100).forEach{
            send(it)
            println("发送： $it")
        }
    }

while (!channel.isClosedForReceive){
    val i = channel.receive();
    println("接收： $i")
}
    
输出报错信息：
Exception in thread "main" kotlinx.coroutines.channels.ClosedReceiveChannelException: Channel was closed
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可以看到使用isClosedForReceive判断是否关闭再使用receive方法接收数据，依然会报错，所以不推荐使用这种方式。

推荐使用上面for循环的方式取数据，还有kotlin推荐的consumeEach方式，看一下示例代码

val channel: ReceiveChannel = produce {
        (1..100).forEach{
            send(it)
            println("发送： $it")
        }
    }
channel.consumeEach {
    println("接收：$it")
}
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所以，当我们想要获取Channel当中的数据时，我们尽量使用 for 循环，或者是channel.consumeEach {}，不要直接调用channel.receive()。

“热的数据流”从何而来?

先看一下代码

    println("开始")
    val channel = Channel(capacity = 3, onBufferOverflow = BufferOverflow.DROP_OLDEST) {
        println("onUndeliveredElement = $it")
    }

    launch {
        (1..3).forEach{
            channel.send(it)
            println("发送数据: $it")
        }
    }
    println("结束")
}
输出：
开始
结束
发送数据: 1
发送数据: 2
发送数据: 3
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可以看到上述代码中并没有 取channel中的数据，但是发送的代码正常执行了，这种“不管有没有接收方，发送方都会工作”的模式，就是我们将其认定为“热”的原因。

举个例子，就像去海底捞吃火锅一样，你不需要主动要求服务员加水，服务员看到你的杯子中水少了，会自动给你添加，你只管拿起水杯喝水就行了。

总的来说，不管接收方是否存在，Channel 的发送方一定会工作。

Channel能力的来源

通过源码可以看到Channel只是一个接口，它的能力来源于SendChannel和ReceiveChannel，一个发送管道，一个接收管道，相当于做了一个组合。

这也是一种良好的设计思想，“对读取开放，对写入封闭”的开闭原则。

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