第三部分：函数式编程与并发

第 13 章：协程进阶

13.1 协程的取消与异常处理

1. 协程的取消

在 Kotlin 协程中，取消（Cancellation）是一种协作机制，用于优雅地终止正在运行的协程。以下是关键点：

  • 取消协程的方式
    通过调用 Job.cancel() 方法取消协程：

    val job = launch {
    repeat(1000) { i ->
        println("Job: I'm sleeping $i...")
        delay(500L)
    }
}
delay(1300L)
job.cancel() // 取消协程

  • 检查协程是否活跃
    协程内部需通过 isActive 或 ensureActive() 检查取消状态：

    launch {
    while (isActive) { // 检查协程是否被取消
        println("Working...")
        delay(100)
    }
}

  • 释放资源
    使用 try {...} finally {...} 或 suspendCancellableCoroutine 确保资源释放：

    job.cancel()
job.join() // 等待协程完成取消

2. 异常处理

协程中的异常传播遵循结构化并发规则，需通过 CoroutineExceptionHandler 或 try-catch 捕获。

  • 异常传播机制

    • 子协程异常会取消父协程及同级协程（除非使用 SupervisorJob）。
    • 通过 CoroutineExceptionHandler 全局捕获异常：
      val handler = CoroutineExceptionHandler { _, exception ->
    println("Caught $exception")
}
val scope = CoroutineScope(Job() + handler)
scope.launch {
    throw AssertionError("Test Exception")
}

  • SupervisorJob
    使用 SupervisorJob 隔离子协程的异常影响：

    val supervisor = SupervisorJob()
with(CoroutineScope(coroutineContext + supervisor)) {
    launch { // 子协程1失败不会影响子协程2
        delay(100)
        throw RuntimeException("Failed")
    }
    launch { 
        delay(200)
        println("Still running")
    }
}

3. 超时控制

通过 withTimeout 或 withTimeoutOrNull 实现超时取消：

// 超时抛出 TimeoutCancellationException
try {
    withTimeout(1000) {
        delay(2000)
    }
} catch (e: TimeoutCancellationException) {
    println("Timed out!")
}

// 超时返回 null
val result = withTimeoutOrNull(1000) {
    delay(2000)
    "Done"
}
println(result) // 输出 null

4. 最佳实践

  • 避免阻塞操作：在协程中使用 suspend 函数替代 Thread.sleep()。
  • 清理逻辑：通过 invokeOnCompletion 注册取消回调。
  • 测试支持：使用 runTest（kotlinx-coroutines-test）模拟协程取消场景。

代码示例

fun main() = runBlocking {
    val job = launch {
        try {
            repeat(1000) { i ->
                ensureActive() // 检查取消状态
                println("Processing $i")
                delay(100)
            }
        } finally {
            println("Cleanup resources")
        }
    }
    delay(250)
    job.cancelAndJoin() // 取消并等待完成
}

注意：协程取消是协作式的，需在协程内部主动检查取消状态或调用可取消的挂起函数（如 delay、yield）。

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