Kotlin协程通信机制: Channel
Coroutines Channels
Java中的多线程通信, 总会涉及到共享状态(shared mutable state)的读写, 有同步, 死锁等问题要处理.
协程中的Channel用于协程间的通信, 它的宗旨是:
Do not communicate by sharing memory; instead, share memory by communicating.Channel basics
channels用于协程间的通信, 允许我们在不同的协程间传递数据(a stream of values).
生产者-消费者模式
发送数据到channel的协程被称为producer, 从channel接受数据的协程被称为consumer.
生产: send, produce.
消费: receive, consume.
当需要的时候, 多个协程可以向同一个channel发送数据, 一个channel的数据也可以被多个协程接收.
当多个协程从同一个channel接收数据的时候, 每个元素仅被其中一个consumer消费一次. 处理元素会自动将其从channel里删除.
Channel的特点
Channel在概念上有点类似于BlockingQueue, 元素从一端被加入, 从另一端被消费. 关键的区别在于, 读写的方法不是blocking的, 而是suspending的.
在为空或为满时. channel可以suspend它的send和receive操作.
Channel的关闭和迭代
Channel可以被关闭, 说明没有更多的元素了.
取消producer协程也会关闭channel.
在receiver端有一种方便的方式来接收: 用for迭代.
看这个例子:
fun main() = runBlocking<Unit> {
val channel = Channel<Int>()
launch {
for (x in 1..5) channel.send(x)
channel.close() // we're done sending
}
// here we print received values using `for` loop (until the channel is closed)
for (y in channel) println(y)
println("Done!")
}运行后会输出:
1
2
3
4
5
Done!
Process finished with exit code 0如果注释掉channel.close()就会变成:
1
2
3
4
5Done没有被输出, 程序也没有退出, 这是因为接受者协程还在一直等待.
不同的Channel类型
库中定义了多个channel类型, 它们的主要区别在于:
- 内部可以存储的元素数量;
-
send是否可以被挂起.
所有channel类型的receive方法都是同样的行为: 如果channel不为空, 接收一个元素, 否则挂起.
Channel的不同类型:
- Rendezvous channel: 0尺寸buffer,
send和receive要meet on time, 否则挂起. (默认类型). - Unlimited channel: 无限元素,
send不被挂起. - Buffered channel: 指定大小, 满了之后
send挂起. - Conflated channel: 新元素会覆盖旧元素, receiver只会得到最新元素,
send永不挂起.
创建channel:
val rendezvousChannel = Channel<String>()
val bufferedChannel = Channel<String>(10)
val conflatedChannel = Channel<String>(CONFLATED)
val unlimitedChannel = Channel<String>(UNLIMITED)默认是Rendezvous channel.
练习: 分析代码输出
看这段代码:
fun main() = runBlocking<Unit> {
val channel = Channel<String>()
launch {
channel.send("A1")
channel.send("A2")
log("A done")
}
launch {
channel.send("B1")
log("B done")
}
launch {
repeat(3) {
val x = channel.receive()
log(x)
}
}
}
fun log(message: Any?) {
println("[${Thread.currentThread().name}] $message")
}这段代码创建了一个channel, 传递String类型的元素.
两个producder协程, 分别向channel发送不同的字符串, 发送完毕后打印各自的”done”.
一个receiver协程, 接收channel中的3个元素并打印.
程序的运行输出结果会是怎样呢?
记得在Configurations中加上VM options: -Dkotlinx.coroutines.debug. 可以看到协程信息.
答案揭晓:
[main @coroutine#4] A1
[main @coroutine#4] B1
[main @coroutine#2] A done
[main @coroutine#3] B done
[main @coroutine#4] A2答对了吗?
为什么会是这样呢? 原因主要有两点:
- 这里创建的channel是默认的Rendezvous类型, 没有buffer, send和receive必须要meet, 否则挂起.
- 两个producer和receiver协程都运行在同一个线程上, ready to be resumed也只是加入了一个等待队列, resume要按顺序来.
这个例子在Introduction to Coroutines and Channels中有一个视频解说.
另外, 官方文档中还有一个ping-pang的例子, 为了说明Channels are fair.