Coroutines 在 Android 中的应用

1. 为什么在 Android 中使用协程？

在 Android 开发中，协程（Coroutines）是处理异步任务的现代解决方案，相比传统方式（如 Thread、AsyncTask、RxJava），具有以下优势：

  • 简化异步代码：用同步写法处理异步逻辑，避免回调地狱。
  • 轻量级：协程是线程之上的封装，切换开销远低于线程。
  • 结构化并发：通过作用域（CoroutineScope）管理生命周期，避免内存泄漏。
  • 与 Jetpack 组件深度集成：如 ViewModel、Lifecycle 和 Room 均内置协程支持。

2. 基本用法

2.1 添加依赖

在 build.gradle 中引入协程库：

dependencies {
    implementation "org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-android:1.6.4"
}

2.2 在 ViewModel 中使用协程

class MyViewModel : ViewModel() {
    private val repository = DataRepository()

    // 使用 viewModelScope 自动取消协程
    fun fetchData() {
        viewModelScope.launch(Dispatchers.IO) {
            val result = repository.loadData() // 挂起函数
            withContext(Dispatchers.Main) {
                updateUI(result) // 切换回主线程更新 UI
            }
        }
    }
}

2.3 处理网络请求

结合 Retrofit 使用挂起函数：

interface ApiService {
    @GET("users")
    suspend fun getUsers(): List<User> // 挂起函数
}

// ViewModel 中调用
viewModelScope.launch {
    try {
        val users = apiService.getUsers()
        _userList.value = users
    } catch (e: Exception) {
        _errorMessage.value = "Network error"
    }
}

3. 生命周期管理

3.1 与 Lifecycle 集成

使用 lifecycle-runtime-ktx 扩展：

class MyActivity : AppCompatActivity() {
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        
        lifecycleScope.launch {
            repeatOnLifecycle(Lifecycle.State.STARTED) {
                // 仅在 STARTED 状态时执行协程
                observeData()
            }
        }
    }
}

3.2 避免内存泄漏

  • 使用 viewModelScope 或 lifecycleScope：协程会随组件生命周期自动取消。
  • 避免全局作用域：GlobalScope 不会绑定生命周期，需手动管理。

4. 高级场景

4.1 并发任务组合

使用 async 并行执行任务：

viewModelScope.launch {
    val deferred1 = async { fetchUserProfile() }
    val deferred2 = async { fetchUserPosts() }
    
    val profile = deferred1.await()
    val posts = deferred2.await()
    showCombinedData(profile, posts)
}

4.2 超时处理

viewModelScope.launch {
    try {
        val result = withTimeout(5000) { // 5秒超时
            fetchSlowData()
        }
    } catch (e: TimeoutCancellationException) {
        showError("Request timed out")
    }
}

5. 常见问题与最佳实践

5.1 线程切换

  • 主线程：Dispatchers.Main（更新 UI）
  • IO 操作：Dispatchers.IO（网络、数据库）
  • 计算密集型任务：Dispatchers.Default（CPU 密集型计算）

5.2 异常处理

  • 使用 try-catch 捕获协程内异常。
  • 通过 CoroutineExceptionHandler 全局处理未捕获异常。

5.3 测试协程

使用 TestCoroutineDispatcher 和 runTest（需添加 kotlinx-coroutines-test 依赖）：

@Test
fun testFetchData() = runTest {
    val viewModel = MyViewModel(testDispatcher)
    viewModel.fetchData()
    advanceUntilIdle() // 等待所有协程完成
    assertEquals(expectedData, viewModel.data.value)
}

总结

协程为 Android 开发提供了简洁、高效的异步编程方案，结合 Jetpack 组件和 Kotlin 语言特性，能显著提升代码可读性和可维护性。关键点：

  1. 优先使用 viewModelScope/lifecycleScope。
  2. 合理选择调度器（Dispatchers）。
  3. 通过结构化并发避免资源泄漏。
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