Kotlin协程createCoroutine和startCoroutine原理

文章目录

一、createCoroutine 和 startCoroutine
- createCoroutineUnintercepted
- intercepted
- resume
二、小结
三、小练习

平时看博客或者学知识，学到的东西比较零散，没有独立的知识模块概念，而且学了之后很容易忘。于是我建立了一个自己的笔记仓库 (一个我长期维护的笔记仓库，感兴趣的可以点个star~你的star是我写作的巨大大大大的动力)，将平时学到的东西都归类然后放里面，需要的时候呢也方便复习。

协程到底是怎么创建和启动的？本篇文章带你揭晓。

一、createCoroutine 和 startCoroutine

在Continuation.kt文件中，有2个基础API，这里单独提出来说一下，方便后面我们理解launch。

public fun <T> (suspend () -> T).createCoroutine(completion: Continuation<T>
): Continuation<Unit> =SafeContinuation(createCoroutineUnintercepted(completion).intercepted(), COROUTINE_SUSPENDED)public fun <T> (suspend () -> T).startCoroutine(completion: Continuation<T>
) {createCoroutineUnintercepted(completion).intercepted().resume(Unit)
}

createCoroutine和startCoroutine就是用来创建和启动协程的基础API，launch、async等在底层一定程度上都使用了该基础API，launch和async只不过是封装而已。所以，我们先掌握它们。

这2个函数看起来差别不大，一个调用了resume开始了协程，一个没有调用，需要外部去调用resume（createCoroutine会把Continuation返回出去）。

既然launch和async可以用它们来创建和启动协程，那我们是否可以直接用它们来创建和启动协程？那当然可以。这里我举个startCoroutine的例子，仔细看它的函数声明，它其实是个扩展函数，扩展的是(suspend () -> T)这种类型。

(suspend () -> T)：suspend函数+返回类型是T

它可以有2种写法：

//方式1-----------
val block = suspend {..."云天明"
}
block.startCoroutine(continuation)//方式2--------------
suspend fun getUserName(): String {...return "云天明"
}
(::getUserName).startCoroutine(continuation)

一种是匿名的suspend函数，一种是正常的有名字的suspend函数。现在，我们简单写个demo来调一下startCoroutine。

//StartCoroutine.kt
fun main() {val continuation = object : Continuation<String> {override val context: CoroutineContextget() = EmptyCoroutineContextoverride fun resumeWith(result: Result<String>) {println("结果: ${result.getOrNull()}")}}block.startCoroutine(continuation)Thread.sleep(3000L)
}val block = suspend {println("start")delay(2000L)println("end")"DX3906"
}

调起非常简单，startCoroutine是(suspend () -> T)的扩展函数，且需要传递一个Continuation参数。我们先反编译看一下，长什么样子。

public final class StartCoroutineKt {//block那块被转换成了一个类StartCoroutineKt$block$1，这里创建好一个实例对象，待会儿可以直接使用private static final Function1<Continuation<? super String>, Object> block = new StartCoroutineKt$block$1((Continuation<? super StartCoroutineKt$block$1>) null);public static final void main() {//调用扩展函数，将block和continuation参数传入。  ContinuationKt.startCoroutine(block, new StartCoroutineKt$main$continuation$1());Thread.sleep(3000);}public static final Function1<Continuation<? super String>, Object> getBlock() {return block;}
}//对应block那块
final class StartCoroutineKt$block$1 extends SuspendLambda implements Function1<Continuation<? super String>, Object> {int label;StartCoroutineKt$block$1(Continuation<? super StartCoroutineKt$block$1> continuation) {super(1, continuation);}//创建StartCoroutineKt$block$1实例public final Continuation<Unit> create(Continuation<?> continuation) {return new StartCoroutineKt$block$1(continuation);}public final Object invoke(Continuation<? super String> continuation) {//创建StartCoroutineKt$block$1实例并执行invokeSuspendreturn ((StartCoroutineKt$block$1) create(continuation)).invokeSuspend(Unit.INSTANCE);}public final Object invokeSuspend(Object $result) {Object coroutine_suspended = IntrinsicsKt.getCOROUTINE_SUSPENDED();//状态机switch (this.label) {case 0://label一开始是0ResultKt.throwOnFailure($result);System.out.println("start");this.label = 1;//这里正常情况会返回COROUTINE_SUSPENDED，label已经改成1了，下次走case 1的逻辑if (DelayKt.delay(2000, this) != coroutine_suspended) {break;} else {return coroutine_suspended;}case 1://label为1，没有return，继续走最后的结束语句ResultKt.throwOnFailure($result);break;default:throw new IllegalStateException("call to 'resume' before 'invoke' with coroutine");}//结束System.out.println("end");return "云天明";}
}//对应Continuation那块
public final class StartCoroutineKt$main$continuation$1 implements Continuation<String> {StartCoroutineKt$main$continuation$1() {}public CoroutineContext getContext() {return EmptyCoroutineContext.INSTANCE;}public void resumeWith(Object result) {//输出结果StringBuilder sb = new StringBuilder();sb.append("结果: ");sb.append((String) (Result.m29isFailureimpl(result) ? null : result));System.out.println(sb.toString());}
}

还是比较清晰的，

首先object : Continuation<String> 是肯定会生成一个匿名内部类，在该类中，简单在resumeWith里面输出了一下结果
block那块代码，也会生成一个匿名内部类。需要注意的是，它继承自SuspendLambda，这个没见过，待会儿分析，里面有几个方法：create、invoke、invokeSuspend。其中create是创建该类的实例，invoke是调用create方法并执行invokeSuspend，invokeSuspend里面是状态机相关的逻辑。
main里面执行了ContinuationKt.startCoroutine(block, continuation)，调起了扩展方法（扩展方法的原理就是这样的）

反编译出来的代码大致结构我们是了解了，现在需要分析一下startCoroutine具体是怎么走的了，看它是怎么利用这些反编译出来的代码的。

createCoroutineUnintercepted

public fun <T> (suspend () -> T).startCoroutine(completion: Continuation<T>
) {createCoroutineUnintercepted(completion).intercepted().resume(Unit)
}//这个函数是expect的，没有函数体
public expect fun <T> (suspend () -> T).createCoroutineUnintercepted(completion: Continuation<T>
): Continuation<Unit>

startCoroutine首先是调用了createCoroutineUnintercepted函数，而createCoroutineUnintercepted是expect的，它是一种声明。因为Kotlin是跨平台的，所以部分逻辑与平台相关，这个createCoroutineUnintercepted就是这种。它没有函数体，我们只关心JVM平台，所以需要到JVM平台上找该函数的实现。在Kotlin源码地图文章中，我们提到协程源码，分为2个仓库，一个是Kotlin仓库，一个是Kotlin协程仓库。这个createCoroutineUnintercepted是在Kotlin仓库中，具体位置是：kotlin/libraries/stdlib/jvm/src/kotlin/coroutines/intrinsics/IntrinsicsJvm.kt

public actual fun <T> (suspend () -> T).createCoroutineUnintercepted(completion: Continuation<T>
): Continuation<Unit> {val probeCompletion = probeCoroutineCreated(completion)return if (this is BaseContinuationImpl)//走这里create(probeCompletion)elsecreateCoroutineFromSuspendFunction(probeCompletion) {(this as Function1<Continuation<T>, Any?>).invoke(it)}
}

咦，createCoroutineUnintercepted居然也是(suspend () -> T)的扩展函数，所以if那里的this指的就是block，也就是StartCoroutineKt$block$1。它继承自SuspendLambda。

internal abstract class SuspendLambda(public override val arity: Int,completion: Continuation<Any?>?
) : ContinuationImpl(completion), FunctionBase<Any?>, SuspendFunction {constructor(arity: Int) : this(arity, null)public override fun toString(): String =if (completion == null)Reflection.renderLambdaToString(this) // this is lambdaelsesuper.toString() // this is continuation
}internal abstract class ContinuationImpl(completion: Continuation<Any?>?,private val _context: CoroutineContext?
) : BaseContinuationImpl(completion) {......
}//BaseContinuationImpl实现了Continuation接口
internal abstract class BaseContinuationImpl(public val completion: Continuation<Any?>?
) : Continuation<Any?>, CoroutineStackFrame, Serializable {...
}

SuspendLambda是ContinuationImpl的子类，而ContinuationImpl是BaseContinuationImpl的子类。所以上面的if (this is BaseContinuationImpl)判断是ok的，会走到create(probeCompletion)。也就是StartCoroutineKt$block$1的create方法，在里面会创建StartCoroutineKt$block$1实例。

public final Continuation<Unit> create(Continuation<?> continuation) {return new StartCoroutineKt$block$1(continuation);
}

走到这里相当于startCoroutine中的createCoroutineUnintercepted(completion)这一步就走完了，它最终返回的是StartCoroutineKt$block$1的实例，也就是一个Continuation。它标志着协程被创建好了。再来看下intercepted是什么逻辑

intercepted

public fun <T> (suspend () -> T).startCoroutine(completion: Continuation<T>
) {createCoroutineUnintercepted(completion).intercepted().resume(Unit)
}//好家伙，intercepted也是expect的
public expect fun <T> Continuation<T>.intercepted(): Continuation<T>

发现这里的intercepted扩展函数也是expect的，又得去kotlin仓库里面找jvm相关的实现。我找了下，路径在这里：kotlin/libraries/stdlib/jvm/src/kotlin/coroutines/intrinsics/IntrinsicsJvm.kt

public actual fun <T> Continuation<T>.intercepted(): Continuation<T> =(this as? ContinuationImpl)?.intercepted() ?: this

intercepted是一个扩展函数，这里的this也就是前面createCoroutineUnintercepted(completion)创建出来的StartCoroutineKt$block$1实例，它本身是SuspendLambda的子类，而SuspendLambda就是ContinuationImpl的子类。所以这里的as?会转换成功，转换出来的不是null。也就是说走到了ContinuationImpl的intercepted()


internal abstract class ContinuationImpl(completion: Continuation<Any?>?,private val _context: CoroutineContext?
) : BaseContinuationImpl(completion) {constructor(completion: Continuation<Any?>?) : this(completion, completion?.context)//这个context其实就是传入的Continuation中的contextpublic override val context: CoroutineContextget() = _context!!@Transientprivate var intercepted: Continuation<Any?>? = nullpublic fun intercepted(): Continuation<Any?> =intercepted?: (context[ContinuationInterceptor]?.interceptContinuation(this) ?: this).also { intercepted = it }
}@Transient
private var intercepted: Continuation<Any?>? = nullpublic fun intercepted(): Continuation<Any?> =intercepted?: (context[ContinuationInterceptor]?.interceptContinuation(this) ?: this).also { intercepted = it }

第一次执行这里时intercepted是null，那么会从context中取ContinuationInterceptor，而context就是Continuation传入的context，我们传入的是EmptyCoroutineContext，取出来是null（ContinuationInterceptor会对Continuation进行拦截，然后将执行逻辑指派到对应的线程之上去，这块的逻辑后面再细说，就不详细展开了。），所以这里intercepted()最终执行结果就是返回this，this也就是StartCoroutineKt$block$1（block函数生成的类）。

intercepted()走完后再回到startCoroutine：

public fun <T> (suspend () -> T).startCoroutine(completion: Continuation<T>
) {createCoroutineUnintercepted(completion).intercepted().resume(Unit)
}

resume

就差最后一个resume(Unit)了，前面createCoroutineUnintercepted(completion).intercepted()创建出来的是StartCoroutineKt$block$1实例，所以我们需要到这个类里面去找resume函数。

再提一下类的继承关系：

StartCoroutineKt$block$1 extends SuspendLambda implements Function1internal abstract class SuspendLambda(public override val arity: Int,completion: Continuation<Any?>?
) : ContinuationImpl(completion), FunctionBase<Any?>, SuspendFunction internal abstract class ContinuationImpl(completion: Continuation<Any?>?,private val _context: CoroutineContext?
) : BaseContinuationImpl(completion) internal abstract class BaseContinuationImpl(public val completion: Continuation<Any?>?
) : Continuation<Any?>, CoroutineStackFrame, Serializablepublic interface Continuation<in T> {public val context: CoroutineContextpublic fun resumeWith(result: Result<T>)
}

StartCoroutineKt$block$1中没有该resume函数，其父类SuspendLambda也没有该函数，再到SuspendLambda的父类ContinuationImpl中，发现也没有。再到ContinuationImpl的父类BaseContinuationImpl中，也没有该函数，只有一个resumeWith，奇了怪了。后来，我发现这个resume函数是一个扩展函数：

public inline fun <T> Continuation<T>.resume(value: T): Unit =resumeWith(Result.success(value))

而resume这个扩展函数最终是调用的resumeWith，resumeWidth的实现在BaseContinuationImpl中。

public final override fun resumeWith(result: Result<Any?>) {var current = thisvar param = resultwhile (true) {probeCoroutineResumed(current)with(current) {val completion = completion!! // fail fast when trying to resume continuation without completionval outcome: Result<Any?> =try {val outcome = invokeSuspend(param)if (outcome === COROUTINE_SUSPENDED) returnResult.success(outcome)} catch (exception: Throwable) {Result.failure(exception)}releaseIntercepted() // this state machine instance is terminatingif (completion is BaseContinuationImpl) {current = completionparam = outcome} else {//label等于1时走这里completion.resumeWith(outcome)return}}}
}

这个开了个while(true)循环，不断地执行invokeSuspend()，如果遇到invokeSuspend返回结果是COROUTINE_SUSPENDED则退出while(true)循环。

public final Object invokeSuspend(Object $result) {Object coroutine_suspended = IntrinsicsKt.getCOROUTINE_SUSPENDED();//状态机switch (this.label) {case 0://label一开始是0ResultKt.throwOnFailure($result);System.out.println("start");this.label = 1;//这里正常情况会返回COROUTINE_SUSPENDED，label已经改成1了，下次走case 1的逻辑if (DelayKt.delay(2000, this) != coroutine_suspended) {break;} else {return coroutine_suspended;}case 1://label为1，没有return，继续走最后的结束语句ResultKt.throwOnFailure($result);break;default:throw new IllegalStateException("call to 'resume' before 'invoke' with coroutine");}//结束System.out.println("end");return "云天明";
}

invokeSuspend实际上就是我们的demo中的StartCoroutineKt$block$1里的invokeSuspend函数。在demo中，这个invokeSuspend第一次的时候状态机那里，label是0，所以会随即走到DelayKt.delay(2000, this)，它是一个挂起函数，此时会拿到结果：COROUTINE_SUSPENDED。resumeWith遇到COROUTINE_SUSPENDED就不会继续往下走了，等到delay执行完成之后，会回调这个resumeWith函数，再继续走invokeSuspend，此时label已经是1了，走到状态机逻辑那里，返回结果“云天明”。

这个结果会被resumeWidth的outcome接收住，resumeWidth中的这个completion其实就是我们demo中的StartCoroutineKt$main$continuation$1(实现Continuation<String>的那个类，是通过构造函数传进来的)，最终会走到completion.resumeWith(outcome)，也就是来到了输出结果的地方：println("结果: ${result.getOrNull()}")。整个流程就走完了。

二、小结

createCoroutine用来创建协程，startCoroutine用来创建并启动协程。它们内部的原理是类似的，只是一个没有调用resume启动协程，另一个调用了resume启动协程。编译的时候，会生成一个SuspendLambda的实现类，该类invokeSuspend用于执行状态机的逻辑，调用resume后该状态机会被触发，状态机走完，协程也就走完了。

三、小练习

大家可以在学习完本篇文章之后，试着去分析一下launch的原理，看看launch与startCoroutine是什么关系。