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Kotlin 协程 (三)

news 来源：原创 2025/7/18 12:13:40

协程通信是协程之间进行数据交换和同步的关键机制。Kotlin 协程提供了多种通信方式，使得协程能够高效、安全地进行交互。以下是对协程通信的详细讲解，包括常见的通信原语、使用场景和示例代码。

1.1 Channel

定义：Channel 是一个消息队列，用于协程之间的通信。它允许协程发送和接收数据，类似于 MPI（Message Passing Interface）中的消息传递机制。

特点：

  • 线程安全。
  • 支持多种通信模式，如无缓冲、有缓冲和无限缓冲。
  • 提供挂起函数 send 和 receive，用于发送和接收数据。
  • 可以关闭。

Channel 类型

类型描述创建方式适用场景
Rendezvous无缓冲（默认）Channel<T>()严格的发送-接收同步
Buffered固定大小缓冲Channel<T>(capacity)控制内存使用
Conflated保留最新值Channel<T>(CONFLATED)只需要最新数据
Unlimited无限缓冲Channel<T>(UNLIMITED)生产者快于消费者
Broadcast广播给多个接收者BroadcastChannel<T>(capacity)一对多通信

使用场景：

1.生产者-消费者模式
  • 场景描述：一个或多个生产者协程生成数据，一个或多个消费者协程处理数据。
  • 适用性：当数据需要按顺序处理时，Channel 提供了天然的 FIFO 队列。
  • 示例：文件处理流水线，其中文件读取、处理和写入由不同的协程完成。
2 .协程间的事件总线
  • 场景描述：一个协程发送事件，多个协程监听并响应这些事件。
  • 适用性：当需要解耦协程之间的通信时，Channel 可以作为事件传递的媒介。
  • 示例：在 GUI 应用中，用户操作（如按钮点击）通过 Channel 发送事件，不同的协程根据事件执行相应的逻辑。
3. 资源池管理
  • 场景描述：多个协程需要共享一组有限资源，如数据库连接或网络请求。
  • 适用性：Channel 可以控制对资源的并发访问，避免资源争用导致的冲突。
  • 示例：使用 Channel 作为资源池，协程从池中请求资源，使用完毕后释放回池中

示例：

fun main() = runBlocking {val channel = Channel<Int>() // 创建无缓冲通道// 生产者协程launch {for (x in 1..5) {println("Sending $x")channel.send(x) // 挂起直到有接收者delay(100) // 模拟工作}channel.close() // 关闭通道}// 消费者协程launch {for (y in channel) { // 使用for循环接收println("Received $y")}println("Channel is closed")}delay(2000)
}
1.2 Flow

定义：Flow 是一种冷流（cold stream），意味着数据流只有在收到收集（collection）请求时才会开始发射数据。它支持挂起操作，可以与协程完美结合，实现异步计算和数据处理。

特点：

  • 异步数据流：以异步方式处理连续数据流。
  • 声明式编程：通过操作符链式调用处理数据流。
  • 可组合性：支持 map、filter、flatMap、zip 等操作符。
  • 取消支持：与协程一样支持取消操作。

基本使用：

//使用 flow 建造器创建一个 Flow 对象。
fun transformFlow() = flow {for (i in 1..5) {delay(100)emit(i)}
}.map { it * 2 } // 将每个值乘以 2.filter { it > 4 } // 过滤掉小于等于 4 的值fun main() = runBlocking {
//使用 collect 函数收集 Flow 发射的数据。transformFlow().collect { value -> println("Transformed value: $value")}
}

使用场景：

1 .异步数据流处理
  • 场景描述：对异步数据流进行转换、合并、过滤等操作。
  • 适用性：当需要对数据流进行复杂的操作时，Flow 提供了丰富的操作符。
  • 示例：在数据处理管道中，使用 Flow 对数据进行映射、过滤和归约。
2. 网络请求与数据解析
  • 场景描述：从网络获取数据，并进行解析和转换。
  • 适用性：Flow 可以与网络库（如 Retrofit）结合，简化异步网络请求的处理。
  • 示例：使用 Flow 处理分页网络请求，逐页获取数据并进行解析。
3. 数据库查询与观察
  • 场景描述：从数据库查询数据，并对结果进行观察。
  • 适用性：Flow 可以与数据库库（如 Room）结合，实现数据的异步查询和实时更新。
  • 示例：在 Android 应用中，使用 Flow 监听数据库表的变化，并更新 UI。

示例：

import retrofit2.Retrofit
import retrofit2.converter.gson.GsonConverterFactory
import retrofit2.http.GET
import kotlinx.coroutines.*interface ApiService {@GET("data")fun fetchData(): Flow<String>
}val apiService = Retrofit.Builder().baseUrl("https://api.example.com").addConverterFactory(GsonConverterFactory.create()).build().create(ApiService::class.java)fun main() = runBlocking {apiService.fetchData().flowOn(Dispatchers.IO) // 在 IO 线程上执行网络请求.collect { data ->println("Received data: $data")}
}
1.3 SharedFlow 和 StateFlow

定义：SharedFlow 和 StateFlow 是 Kotlin Flow 库中的两种特殊 Flow，用于在多个收集器之间共享状态和数据流。

特点：

  • SharedFlow：热流，允许多个收集器接收数据，可配置重放（replay）和缓冲，不保存状态。
  • StateFlow：特殊的 SharedFlow，必须有初始值，只保留最新值，并在收集器加入时立即发出当前状态。

使用场景：

1. 事件流共享
  • 场景描述：多个协程需要共享同一个事件流，并且每个协程都能接收到事件。
  • 适用性：当事件需要被多个订阅者处理，且每个订阅者都能独立地接收事件时。
  • 示例：在实时数据应用中，传感器数据通过 SharedFlow 分发给多个处理单元。
2 状态广播
  • 场景描述：一个协程更新状态，多个协程监听状态变化。
  • 适用性：当状态变化需要通知给多个观察者时，SharedFlow 提供了广播机制。
  • 示例：在游戏开发中，玩家状态（如生命值、分数）通过 SharedFlow 广播给 UI 和逻辑处理单元。
3. 背压管理
  • 场景描述：生产者生成数据的速度可能快于消费者处理数据的速度。
  • 适用性：SharedFlow 支持背压策略，可以控制数据的发送速度，避免消费者过载。
  • 示例：在数据流处理中，使用 SharedFlow 缓解高速数据源对处理单元的压力。

示例：

import kotlinx.coroutines.*
import kotlinx.coroutines.flow.*fun main() = runBlocking {val sharedFlow = MutableSharedFlow<String>()// 事件发送协程launch {sharedFlow.emit("Event 1")delay(1000)sharedFlow.emit("Event 2")}// 事件监听协程 1launch {sharedFlow.collect { event ->println("Listener 1 received: $event")}}// 事件监听协程 2launch {sharedFlow.collect { event ->println("Listener 2 received: $event")}}delay(2000) // 等待事件处理完成coroutineContext.cancelChildren() // 取消所有子协程
}
1.4 Await 和 Async

定义：async 是一种启动协程并获取其结果的方式。await 用于等待 async 协程的结果。

特点：

  • async 会立即返回一个 Deferred 对象，可以在需要时通过 await 获取结果。
  • 支持结构化并发，await 会在需要时挂起协程，直到结果准备好。

使用场景：

  • 当需要并行执行任务并聚合结果时。
  • 当需要按需获取协程结果时。

示例：

 import kotlinx.coroutines.*suspend fun main() {val deferred = async { expensiveComputation() }val result = deferred.await()println("Result: $result")}suspend fun expensiveComputation(): Int {delay(1000)return 42}
1.5 Actor

定义：Actor 是结合了协程和通道的实体，封装了状态和处理消息的能力。

特点：

  • 消息传递：Actor 之间通过发送和接收消息进行通信。
  • 封装状态：每个 Actor 封装了自己的状态和行为，其他 Actor 无法直接访问其内部状态。
  • 异步通信：通过消息传递实现异步交互，避免传统并发模型中的死锁和竞争问题。

使用场景：

  • 分布式系统：在分布式环境中，Actor 可以作为独立的计算单元，通过消息传递完成协同任务。
  • 实时通信：适用于需要实时处理消息的场景，如聊天应用、游戏服务器等。
  • 高并发任务处理：处理需要同时执行多个任务的应用，例如订单处理、数据分析等。

示例：

import kotlinx.coroutines.*
import kotlinx.coroutines.channels.*fun main() = runBlocking {val actor = actor<String> {//Actor 内部通过 for 循环接收来自 channel 的消息，并执行相应的处理逻辑。for (msg in channel) {println("Received: $msg")// 处理消息}}// 向 Actor 发送消息actor.send("Hello")actor.send("World")actor.close() // 关闭 Actor
}

2. 示例：实时搜索场景
class SearchViewModel : ViewModel() {// 使用 MutableStateFlow 存储可变的搜索查询字符串// StateFlow 是热流，会自动收集数据，适合 UI 状态管理private val searchQuery = MutableStateFlow("")// 使用 MutableStateFlow 存储可变的搜索结果列表// 注意：这里返回的 searchResults 是不可变的 StateFlow，避免外部直接修改private val _searchResults = MutableStateFlow<List<String>>(emptyList())val searchResults: StateFlow<List<String>> = _searchResultsinit {// 在 viewModelScope 中启动协程// viewModelScope 是 ViewModel 提供的协程作用域，基于 Dispatchers.Main 运行// 当 ViewModel 销毁时，viewModelScope 会自动取消所有协程，避免内存泄漏viewModelScope.launch {// 构建 Flow 管道，处理搜索查询到结果的转换searchQuery// debounce(300)：防抖处理，300ms 内多次输入只触发最后一次// 避免用户快速输入时触发过多搜索请求.debounce(300)// filter it.length > 2：过滤短查询，避免无效请求// 只有查询长度大于 2 时才继续处理.filter { it.length > 2 }// distinctUntilChanged()：忽略重复的查询，避免重复请求// 只有查询内容变化时才继续处理.distinctUntilChanged()// flatMapLatest：取消前一个未完成的搜索，只保留最新的查询结果// 当新的查询到来时，会取消前一个协程任务.flatMapLatest { query ->// 调用 performSearch 发起搜索，返回 Flow<List<String>>performSearch(query)}// catch emit(emptyList())：捕获异常并返回空列表，避免 UI 出错// 如果搜索过程中发生异常，会发射空列表作为默认结果.catch { emit(emptyList()) }// collect：收集 Flow 发射的数据，更新搜索结果.collect { results ->// 更新 _searchResults 的值，UI 会自动响应变化_searchResults.value = results}}}// 处理用户输入变化，更新搜索查询fun onSearchQueryChanged(query: String) {// 直接设置 MutableStateFlow 的值，会触发 Flow 管道重新计算searchQuery.value = query}// 模拟网络搜索请求，返回 Flow<List<String>>private fun performSearch(query: String): Flow<List<String>> = flow {// delay(1000)：模拟耗时操作（如网络请求），可被协程取消// 如果协程被取消，delay 会立即抛出 CancellationExceptiondelay(1000)// emit：发射搜索结果// 这里模拟返回两个结果项emit(listOf("query result 1", "query result 2"))}
}

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编程日记 2025/7/8 23:00:03

【Linux】Linux 多线程

目录 1. Linux线程概念2. 重谈进程地址空间---页表2.1 如何由虚拟地址转化为物理地址的 3. pthread库调用接口3.1 线程的创建---pthread_create3.2 线程等待---pthread_join3.3 线程的退出3.4 分离线程 4. 线程库5. 线程ID6. Linux线程互斥6.1 锁6.2 锁的接口6.2.1 互斥量的初始…...

编程日记 2025/7/16 17:34:27

DAY31

知识点回顾 规范的文件命名规范的文件夹管理机器学习项目的拆分编码格式和类型注解 作业&#xff1a;尝试针对之前的心脏病项目&#xff0c;准备拆分的项目文件&#xff0c;思考下哪些部分可以未来复用。 浙大疏锦行...

编程日记 2025/7/13 3:46:12

大模型应用开发“扫盲”——基于市场某款智能问数产品的技术架构进行解析与学习

本文将从一款问数产品相关技术架构&#xff0c;针对大模型应用开发中的基础知识进行“扫盲”式科普&#xff0c;文章比较适合新手小白&#xff0c;属于是我的学习笔记整理&#xff0c;大佬可以划走啦~产品关键信息已经进行模糊处理&#xff0c;如有侵权请联系删除。 文章目录 前…...

编程日记 2025/7/9 19:12:17

List优雅分组

一、前言 最近小永哥发现&#xff0c;在开发过程中&#xff0c;经常会遇到需要对list进行分组&#xff0c;就是假如有一个RecordTest对象集合&#xff0c;RecordTest对象都有一个type的属性&#xff0c;需要将这个集合按type属性进行分组&#xff0c;转换为一个以type为key&…...

编程日记 2025/7/17 19:23:04

打破建筑与制造数据壁垒：Revit 到 STP 格式转换全攻略（含插件应用 + 迪威模型实战）

引言 在建筑信息模型&#xff08;BIM&#xff09;与计算机辅助设计&#xff08;CAD&#xff09;领域&#xff0c;数据在不同软件和系统间的高效流转至关重要。Revit 作为 BIM 技术应用的主流软件&#xff0c;常用于建筑设计、施工和运维管理&#xff1b;而 STP&#xff08;STE…...

编程日记 2025/7/9 15:20:26

RISC-V 开发板 MUSE Pi Pro USB 测试（3.0 U盘，2.0 UVC摄像头）

视频讲解&#xff1a; RISC-V 开发板 MUSE Pi Pro USB 测试&#xff08;3.0 U盘&#xff0c;2.0 UVC摄像头&#xff09; 总共开发板有4个USB的A口&#xff0c;1个USB的TypeC口&#xff0c;我们插上两个USB3.0的U盘和一个USB2.0的UVC摄像头来进行测试 lsusb -tv 可以看到有3个US…...

编程日记 2025/7/12 17:10:11

驱动相关基础

一、驱动分类与区别 字符设备驱动 一个字节一个字节进行读写操作的设备&#xff0c;以字符流的形式进行数据传输&#xff08;如鼠标、键盘、串口&#xff09;。 块设备驱动 以块为单位进行读写操作的设备&#xff0c;块的大小通常为 512 字节、1024 字节。 块设备驱动主…...

编程日记 2025/7/18 1:19:01

【node.js】核心进阶

个人主页&#xff1a;Guiat 归属专栏&#xff1a;node.js 文章目录 1. Node.js高级异步编程1.1 Promise深入理解1.1.1 创建和使用Promise1.1.2 Promise组合模式 1.2 Async/Await高级模式1.2.1 基本使用1.2.2 并行执行1.2.3 顺序执行与错误处理 1.3 事件循环高级概念1.3.1 事件循…...

编程日记 2025/7/16 19:29:23