Kotlin 协程：深入理解 ‘lifecycleScope‘

本文介绍: 在 Kotlin 协程库中，`lifecycleScope` 是一个关键的概念，它允许我们将协程的生命周期绑定到 Android 组件的生命周期。在本篇博客中，我们将深入探讨 `lifecycleScope` 的工作原理，以及如何在实际的 Kotlin 代码中使用它。

Kotlin 协程：深入理解 ‘lifecycleScope’

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Kotlin 协程是一种强大的异步编程工具，它提供了一种简洁、易读的方式来处理并发和异步操作。在 Kotlin 协程库中，lifecycleScope 是一个关键的概念，它允许我们将协程的生命周期绑定到 Android 组件的生命周期。在本篇博客中，我们将深入探讨 lifecycleScope 的工作原理，以及如何在实际的 Kotlin 代码中使用它。

协程简介

在我们深入探讨 lifecycleScope 之前，让我们先简单回顾一下协程的基本概念。协程是一种可以挂起和恢复执行的计算。与线程不同，协程的挂起和恢复不需要操作系统的介入，因此协程的开销非常小。这使得我们可以在一个程序中同时运行大量的协程，而不会像线程那样消耗大量的系统资源。

Kotlin 提供了一套丰富的协程 API，使得我们可以轻松地在 Kotlin 程序中使用协程。这套 API 的核心是 suspend 函数和 CoroutineScope。suspend 函数是一种可以被挂起和恢复的函数，它可以在不阻塞线程的情况下执行长时间运行的操作，如网络请求或数据库查询。CoroutineScope 是一种定义协程生命周期的范围，它提供了一种方式来启动新的协程，并管理它们的生命周期。

在 Android 开发中，我们通常会使用 lifecycleScope 或 viewModelScope 这样的预定义范围来启动和管理协程。这些范围将协程的生命周期绑定到 Android 组件的生命周期，使得我们可以在组件的生命周期内安全地使用协程，而不用担心内存泄漏或者应用崩溃。

什么是 `lifecycleScope`

lifecycleScope 是一个绑定到 Android 组件生命周期的 CoroutineScope。当组件（如 Activity 或 Fragment）被销毁时，lifecycleScope 会自动取消它启动的所有协程。这使得我们可以在组件的生命周期内安全地使用协程，而不用担心内存泄漏或者应用崩溃。

lifecycleScope 是通过 LifecycleCoroutineScope 类实现的，这个类是 CoroutineScope 的一个子类。LifecycleCoroutineScope 有一个和组件生命周期相关联的 Lifecycle 对象，当这个 Lifecycle 对象的状态变为 DESTROYED 时，LifecycleCoroutineScope 会自动取消它的所有协程。

我们可以通过 lifecycleScope 属性来获取一个组件的 lifecycleScope。这个属性是在 LifecycleOwner 接口中定义的，所有的 Android 组件，如 Activity 和 Fragment，都实现了这个接口。所以，我们可以在任何一个组件中直接使用 lifecycleScope。

class MyActivity : AppCompatActivity() {
    fun loadData() {
        lifecycleScope.launch {
            // 在这里执行异步操作
        }
    }
}

在这个例子中，我们在 MyActivity 中使用 lifecycleScope 启动了一个新的协程。这个协程的生命周期会被绑定到 MyActivity 的生命周期，当 MyActivity 被销毁时，这个协程也会被自动取消。

`lifecycleScope` vs `GlobalScope`

在 Kotlin 协程库中，除了 lifecycleScope，我们还可以使用 GlobalScope 来启动协程。GlobalScope 是一个全局的 CoroutineScope，它的生命周期是整个应用程序的生命周期。当我们在 GlobalScope 中启动一个协程时，这个协程会一直运行，直到它的工作完成，或者应用程序被销毁。

尽管 GlobalScope 看起来很方便，但在实际的 Android 开发中，我们通常不推荐使用它。因为 GlobalScope 的生命周期过长，如果我们在 GlobalScope 中启动了一个长时间运行的协程，那么这个协程可能会在它的工作完成之前一直占用系统资源，这可能会导致内存泄漏或者应用崩溃。

相比之下，lifecycleScope 的生命周期更短，它只会在组件的生命周期内运行。这使得我们可以更安全地使用协程，而不用担心内存泄漏或者应用崩溃。

使用 `lifecycleScope` 启动协程

在 lifecycleScope 中启动协程非常简单。我们只需要调用 lifecycleScope 的 launch 或 async 方法，然后在 {} 中编写我们的异步代码即可。

class MyActivity : AppCompatActivity() {
    fun loadData() {
        lifecycleScope.launch {
            // 在这里执行异步操作
            val data = fetchDataFromNetwork()
            displayData(data)
        }
    }
}

在这个例子中，我们在 MyActivity 的 lifecycleScope 中启动了一个新的协程。这个协程首先从网络中获取数据，然后将这些数据显示到界面上。由于我们是在 lifecycleScope 中启动的这个协程，所以当 MyActivity 被销毁时，这个协程也会被自动取消。

`lifecycleScope` 和 `suspend` 函数

lifecycleScope 和 suspend 函数是 Kotlin 协程的两个核心概念，它们经常一起使用。在 lifecycleScope 中，我们可以调用 suspend 函数来执行长时间运行的操作，如网络请求或数据库查询。由于 suspend 函数可以被挂起和恢复，所以它们不会阻塞主线程，这使得我们可以在主线程中安全地使用 suspend 函数。

class MyActivity : AppCompatActivity() {
    fun loadData() {
        lifecycleScope.launch {
            // 在这里调用 suspend 函数
            val data = fetchDataFromNetwork()
            displayData(data)
        }
    }

    suspend fun fetchDataFromNetwork(): Data {
        // 在这里执行网络请求
        ...
    }
}

在这个例子中，我们在 MyActivity 的 lifecycleScope 中启动了一个新的协程。这个协程首先调用 fetchDataFromNetwork 函数从网络中获取数据，然后将这些数据显示到界面上。由于 fetchDataFromNetwork 是一个 suspend 函数，所以它可以在不阻塞主线程的情况下执行网络请求。

`lifecycleScope` 和 `Dispatchers`

在 Kotlin 协程中，Dispatchers 是一个重要的概念，它决定了协程应该在哪个线程上执行。Dispatchers 有三个预定义的实例：Dispatchers.Main，Dispatchers.IO 和 Dispatchers.Default。Dispatchers.Main 用于在主线程上执行协程，Dispatchers.IO 用于在 IO 线程上执行协程，Dispatchers.Default 用于在默认线程上执行协程。

当我们在 lifecycleScope 中启动协程时，我们可以通过 withContext 函数来改变协程的调度器。这使得我们可以在 lifecycleScope 中启动的协程中，根据需要在不同的线程上执行不同的操作。

class MyActivity : AppCompatActivity() {
    fun loadData() {
        lifecycleScope.launch {
            // 在主线程中更新 UI
            showLoadingIndicator()

            // 在 IO 线程中执行网络请求
            val data = withContext(Dispatchers.IO) {
                fetchDataFromNetwork()
            }

            // 在主线程中更新 UI
            displayData(data)
            hideLoadingIndicator()
        }
    }

    suspend fun fetchDataFromNetwork(): Data {
        // 在这里执行网络请求
        ...
    }
}

在这个例子中，我们首先在主线程中显示加载指示器，然后在 IO 线程中执行网络请求，最后再在主线程中显示数据和隐藏加载指示器。这是通过 withContext 函数和 Dispatchers.IO 实现的，它们让我们可以在 lifecycleScope 中启动的协程中，根据需要在不同的线程上执行不同的操作。

`lifecycleScope` 和 `viewModelScope`

在 Android 开发中，除了 lifecycleScope，我们还常常使用 viewModelScope。viewModelScope 是一个绑定到 ViewModel 生命周期的 CoroutineScope。当 ViewModel 被清除时，viewModelScope 会自动取消它启动的所有协程。

viewModelScope 和 lifecycleScope 的主要区别在于它们的生命周期：lifecycleScope 的生命周期是组件的生命周期，而 viewModelScope 的生命周期是 ViewModel 的生命周期。通常，ViewModel 的生命周期比组件的生命周期要长，因为 ViewModel 会在配置更改（如屏幕旋转）时保持存活，而组件则会在配置更改时被销毁和重新创建。

所以，如果我们需要在配置更改后继续执行的协程，我们应该在 viewModelScope 中启动这个协程。如果我们的协程只需要在组件的生命周期内运行，那么我们应该在 lifecycleScope 中启动这个协程。

class MyViewModel : ViewModel() {
    fun loadData() {
        viewModelScope.launch {
            // 在这里执行异步操作
            val data = fetchDataFromNetwork()
            displayData(data)
        }
    }
}

class MyActivity : AppCompatActivity() {
    private val viewModel: MyViewModel by viewModels()

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        viewModel.loadData()
    }
}

在这个例子中，我们在 MyViewModel 的 viewModelScope 中启动了一个新的协程。这个协程的生命周期会被绑定到 MyViewModel 的生命周期，当 MyViewModel 被清除时，这个协程也会被自动取消。

`lifecycleScope` 和 `launchWhenCreated`、`launchWhenStarted`、`launchWhenResumed`

在 lifecycleScope 中，我们可以使用 launchWhenCreated、launchWhenStarted 和 launchWhenResumed 这几个函数来在特定的生命周期状态下启动协程。这些函数会在组件达到指定的生命周期状态时启动协程，并在组件的生命周期状态变为 DESTROYED 时取消协程。

launchWhenCreated、launchWhenStarted 和 launchWhenResumed 的主要区别在于它们启动协程的时机：launchWhenCreated 会在组件的生命周期状态至少为 CREATED 时启动协程，launchWhenStarted 会在组件的生命周期状态至少为 STARTED 时启动协程，launchWhenResumed 会在组件的生命周期状态至少为 RESUMED 时启动协程。

class MyActivity : AppCompatActivity() {
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)

        lifecycleScope.launchWhenCreated {
            // 在这里执行异步操作
            val data = fetchDataFromNetwork()
            displayData(data)
        }
    }
}

在这个例子中，我们在 MyActivity 的 lifecycleScope 中使用 launchWhenCreated 启动了一个新的协程。这个协程会在 MyActivity 的生命周期状态至少为 CREATED 时开始执行，当 MyActivity 被销毁时，这个协程也会被自动取消。

`lifecycleScope` 和 `Job`、`Deferred`

在 Kotlin 协程中，Job 和 Deferred 是两个重要的概念，它们代表了协程的工作。Job 是一个可以被取消的工作，Deferred 是一个可以获取结果的工作。我们可以通过 Job 和 Deferred 来控制协程的执行，如取消协程、获取协程的结果、等待协程完成等。

当我们在 lifecycleScope 中启动协程时，launch 和 async 方法会返回一个 Job 或 Deferred 对象。我们可以保存这个对象，然后在需要的时候用它来控制协程的执行。

class MyActivity : AppCompatActivity() {
    private var job: Job? = null

    fun loadData() {
        job = lifecycleScope.launch {
            // 在这里执行异步操作
            val data = fetchDataFromNetwork()
            displayData(data)
        }
    }

    fun cancelDataLoading() {
        job?.cancel()
    }
}

在这个例子中，我们在 MyActivity 的 lifecycleScope 中启动了一个新的协程，并将 launch 方法返回的 Job 对象保存在 job 变量中。然后，我们可以在 cancelDataLoading 方法中使用 job 对象来取消这个协程。

`lifecycleScope` 和 `CoroutineExceptionHandler`

在 Kotlin 协程中，我们可以使用 CoroutineExceptionHandler 来处理协程中的未捕获异常。CoroutineExceptionHandler 是一个特殊的上下文元素，它定义了当协程中的异常未被捕获时应该做什么。

当我们在 lifecycleScope 中启动协程时，我们可以通过 CoroutineExceptionHandler 来处理协程中的未捕获异常。我们只需要创建一个 CoroutineExceptionHandler 对象，然后在启动协程时将它作为上下文参数传入即可。

class MyActivity : AppCompatActivity() {
    private val exceptionHandler = CoroutineExceptionHandler { _, exception ->
        // 在这里处理异常
        displayError(exception)
    }

    fun loadData() {
        lifecycleScope.launch(exceptionHandler) {
            // 在这里执行异步操作
            val data = fetchDataFromNetwork()
            displayData(data)
        }
    }
}

在这个例子中，我们首先创建一个 CoroutineExceptionHandler 对象，并在 launch 方法中将它作为一个参数。这样，如果在协程中出现未捕获的异常，CoroutineExceptionHandler 将会处理这个异常，我们可以在里面执行错误处理的代码。

`lifecycleScope` 和 `SupervisorJob`

在 Kotlin 协程中，SupervisorJob 是 Job 的一个特殊子类，它具有一种特性：如果一个子协程失败了，它不会取消它的兄弟协程。这使得我们可以在一个 SupervisorJob 中启动多个协程，而不用担心一个协程的失败会影响其他协程。

当我们在 lifecycleScope 中启动协程时，我们可以使用 SupervisorJob 来控制协程的执行。我们只需要创建一个 SupervisorJob 对象，然后在启动协程时将它作为上下文参数传入即可。

class MyActivity : AppCompatActivity() {
    private val supervisorJob = SupervisorJob()

    fun loadData() {
        lifecycleScope.launch(supervisorJob) {
            // 在这里执行异步操作
            val data = fetchDataFromNetwork()
            displayData(data)
        }
    }
}

在这个例子中，我们首先创建了一个 SupervisorJob 对象，并在 launch 方法中将它作为一个参数。这样，即使在协程中出现未捕获的异常，这个协程的兄弟协程仍然会继续执行。

`lifecycleScope` 和 `Flow`

在 Kotlin 协程中，Flow 是一个表示异步数据流的概念。我们可以使用 Flow 来表示一系列的异步事件，如网络请求的结果、数据库查询的结果、用户输入的事件等。

当我们在 lifecycleScope 中启动协程时，我们可以使用 Flow 来处理异步的数据流。我们只需要创建一个 Flow 对象，然后在协程中调用 collect 方法来收集 Flow 的数据。

class MyActivity : AppCompatActivity() {
    fun loadData() {
        lifecycleScope.launch {
            fetchDataFromNetwork()
                .flowOn(Dispatchers.IO)
                .collect { data ->
                    // 在主线程中更新 UI
                    displayData(data)
                }
        }
    }

    fun fetchDataFromNetwork(): Flow<Data> {
        // 在这里返回一个 Flow 对象
        ...
    }
}