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协程的原生挂起与恢复机制

news 来源：原创 2025/9/9 8:18:06

🔍 一、从开发者视角看协程挂起与恢复

🧠 二、协程挂起和恢复的机制原理：核心关键词

✅ suspend 函数 ≠ 普通函数

✅ Continuation（协程的控制器）

🔧 三、编译器做了什么？（状态机原理）

🧵 四、线程没被阻塞？那协程在哪里“等”？

📦 五、Kotlin 标准库中协程的核心类有哪些？

💡 六、协程挂起和恢复流程图解（简化）：

✨ 七、真实编译代码示例（有点硬核）

🧘 八、总结：Kotlin 原生挂起/恢复的核心点

下面我们模拟 Kotlin 协程的挂起与恢复机制，也就是一个 suspend 函数在底层是如何通过 Continuation 实现挂起和恢复的。我们会用纯 Kotlin 实现一个简单的“协程执行流程”，不依赖 kotlinx.coroutines。

🎯 目标

🛠 模拟版：协程挂起 + 恢复（纯 Kotlin）

🧠 稍作说明：

✅ 输出效果如下：

💡 总结

🔍 一、从开发者视角看协程挂起与恢复

我们先看一个很简单的协程示例：

suspend fun fetchUser(): User {delay(1000)  // 挂起1秒（非阻塞）return User("Alice")
}fun main() = runBlocking {val user = fetchUser()println(user.name)
}

这个 fetchUser() 函数 看起来像同步函数，但实际上内部的 delay() 是 非阻塞的挂起函数。
所以问题来了：

❓ Kotlin 是如何“挂起”这个函数，并在一秒后“恢复”它的？

🧠 二、协程挂起和恢复的机制原理：核心关键词

✅ `suspend` 函数 ≠ 普通函数

suspend 函数不是魔法，它被 Kotlin 编译器转换成 状态机 + 回调对象。

✅ `Continuation`（协程的控制器）

Kotlin 协程的底层就是使用一个叫 Continuation<T> 的对象来保存“执行点”。

你可以简单理解为：

interface Continuation<T> {val context: CoroutineContextfun resumeWith(result: Result<T>)
}

这个 resumeWith 方法，就是协程恢复的“入口”。

🔧 三、编译器做了什么？（状态机原理）

当你写下如下代码时：

suspend fun test() {val a = getValue1()val b = getValue2(a)println(b)
}

Kotlin 编译器会将其“翻译”为一个类似下面的 状态机结构：

class TestCoroutine(val continuation: Continuation<Unit>) : Continuation<Unit> {var state = 0var result: Any? = nullfun resume(value: Any?) {result = valuewhen (state) {0 -> {state = 1getValue1(this)  // 挂起点}1 -> {val a = resultstate = 2getValue2(a, this)  // 第二个挂起点}2 -> {val b = resultprintln(b)continuation.resumeWith(Result.success(Unit))}}}
}

所以，Kotlin 协程的“挂起函数”，在底层实际上是一个 状态转换器（状态机），每次调用 resume() 进入下一个状态继续执行。

🧵 四、线程没被阻塞？那协程在哪里“等”？

Kotlin 协程并不是占用线程的，它 将函数“暂停”，并注册回调，当事件完成后再“恢复”。

比如：

delay(1000)

并不是在当前线程中 sleep 1 秒，而是：

delay() 会发起一个定时器（使用调度器 Dispatcher）
当前协程从调用栈“退出”，线程继续干别的事情
一秒后，定时器触发回调，调度器调用之前保存的 Continuation.resume()，继续执行协程逻辑

⚡ 所以：线程是空出来的！不会阻塞！ 这就是协程相比线程的最大优势。

📦 五、Kotlin 标准库中协程的核心类有哪些？

类名	作用
`Continuation<T>`	保存协程当前状态与恢复函数
`CoroutineContext`	包含调度器、异常处理器等上下文
`CoroutineDispatcher`	指定协程在哪个线程或线程池执行
`SuspendFunction`	被编译为 `Continuation` 形式的函数
`CancellableContinuation`	支持取消、超时的 continuation 封装

💡 六、协程挂起和恢复流程图解（简化）：

协程开始执行↓遇到挂起点（suspend）↓保存状态（Continuation）↓退出当前线程（不阻塞）↓等待外部事件完成（如定时、网络响应）↓调度器触发回调（如 resumeWith）↓读取 Continuation，恢复执行

✨ 七、真实编译代码示例（有点硬核）

suspend fun foo(): Int {return 1
}

编译器实际会生成一个这样的函数签名（伪代码）：

fun foo(continuation: Continuation<Int>): Any {return 1
}

所以 suspend 函数其实是个 带 continuation 参数的函数。

🧘 八、总结：Kotlin 原生挂起/恢复的核心点

点	说明
✅ 编译器转为状态机	每个挂起点变成一个状态标签
✅ 挂起函数不阻塞线程	线程空出来，提高性能
✅ Continuation 保存状态	可以在任意挂起点恢复
✅ 自动恢复执行	协程调度器控制何时 resume
✅ 语法“像同步”但内部是异步	写法优雅、性能优越

下面我们模拟 Kotlin 协程的挂起与恢复机制，也就是一个 `suspend` 函数在底层是如何通过 `Continuation` 实现挂起和恢复的。我们会用纯 Kotlin 实现一个简单的“协程执行流程”，不依赖 `kotlinx.coroutines`。

🎯 目标

模拟这个挂起函数的运行逻辑：

suspend fun testSuspend(): String {println("开始")delayFake(1000)println("恢复后")return "完成"
}

我们来用“非 suspend 函数”手动模拟整个过程👇

🛠 模拟版：协程挂起 + 恢复（纯 Kotlin）

interface Continuation<T> {fun resumeWith(result: T)
}// 模拟 delay 函数（异步延迟执行 resume）
fun delayFake(timeMillis: Long, continuation: Continuation<Unit>) {println("挂起，$timeMillis ms 后恢复")Thread {Thread.sleep(timeMillis)continuation.resumeWith(Unit) // 模拟恢复协程}.start()
}// 实现状态机类
class MyCoroutine : Continuation<Unit> {var state = 0 // 0=起始状态，1=恢复状态fun start() {resumeWith(Unit) // 初始调用}override fun resumeWith(result: Unit) {when (state) {0 -> {println("开始")state = 1delayFake(1000, this) // 传入当前 continuation}1 -> {println("恢复后")println("完成")}}}
}fun main() {MyCoroutine().start()// 主线程不能立即退出Thread.sleep(2000)
}

🧠 稍作说明：

部分	含义
`Continuation`	模拟协程控制器
`delayFake`	模拟异步挂起点（非阻塞）
`state`	当前执行状态，相当于编译器生成的状态机标签
`resumeWith`	通过判断 `state` 来恢复执行

✅ 输出效果如下：

开始
挂起，1000 ms 后恢复
恢复后
完成

你可以看到，虽然我们在 delayFake() 里“暂停”了协程逻辑，但线程没有阻塞，我们手动模拟了协程挂起点恢复后的执行。

💡 总结

这个例子展示了 Kotlin 协程在底层是如何通过：

Continuation 保存协程的执行点
状态变量管理协程的控制流程
回调触发恢复逻辑

来实现“挂起”与“恢复”的机制。

协程的原生挂起与恢复机制

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