Kotlin協程上下文與上下文元素深入理解
一.EmptyCoroutineContext
EmptyCoroutineContext代表空上下文,由於自身為空,因此get方法的返回值是空的,fold方法直接返回傳入的初始值,plus方法也是直接返回傳入的context,minusKey方法返回自身,代碼如下:
public object EmptyCoroutineContext : CoroutineContext, Serializable { private const val serialVersionUID: Long = 0 private fun readResolve(): Any = EmptyCoroutineContext public override fun <E : Element> get(key: Key<E>): E? = null public override fun <R> fold(initial: R, operation: (R, Element) -> R): R = initial public override fun plus(context: CoroutineContext): CoroutineContext = context public override fun minusKey(key: Key<*>): CoroutineContext = this public override fun hashCode(): Int = 0 public override fun toString(): String = "EmptyCoroutineContext" }
二.CombinedContext
CombinedContext是組合上下文,是存儲Element的重要的數據結構。內部存儲的組織結構如下圖所示:
可以看出CombinedContext是一種左偏(從左向右計算)的列表,這麼設計的目的是為瞭讓CoroutineContext中的plus方法工作起來更加自然。
由於采用這種數據結構,CombinedContext類中的很多方法都是通過循環實現的,代碼如下:
internal class CombinedContext( // 數據結構左邊可能為一個Element對象或者還是一個CombinedContext對象 private val left: CoroutineContext, // 數據結構右邊隻能為一個Element對象 private val element: Element ) : CoroutineContext, Serializable { override fun <E : Element> get(key: Key<E>): E? { var cur = this while (true) { // 進行get操作,如果當前CombinedContext對象中存在,則返回 cur.element[key]?.let { return it } // 獲取左邊的上下文對象 val next = cur.left // 如果是CombinedContext對象 if (next is CombinedContext) { // 賦值,繼續循環 cur = next } else { // 如果不是CombinedContext對象 // 進行get操作,返回 return next[key] } } } // 數據結構左右分開操作,從左到右進行fold運算 public override fun <R> fold(initial: R, operation: (R, Element) -> R): R = operation(left.fold(initial, operation), element) public override fun minusKey(key: Key<*>): CoroutineContext { // 如果右邊是指定的Element對象,則返回左邊 element[key]?.let { return left } // 調用左邊的minusKey方法 val newLeft = left.minusKey(key) return when { // 這種情況,說明左邊部分已經是去掉指定的Element對象的,右邊也是如此,因此返回當前對象,不需要在進行包裹 newLeft === left -> this // 這種情況,說明左邊部分包含指定的Element對象,因此返回隻右邊 newLeft === EmptyCoroutineContext -> element // 這種情況,返回的左邊部分是新的,因此需要和右邊部分一起包裹後,再返回 else -> CombinedContext(newLeft, element) } } private fun size(): Int { var cur = this //左右各一個 var size = 2 while (true) { cur = cur.left as? CombinedContext ?: return size size++ } } // 通過get方法實現 private fun contains(element: Element): Boolean = get(element.key) == element private fun containsAll(context: CombinedContext): Boolean { var cur = context // 循環展開每一個CombinedContext對象,每個CombinedContext對象中的Element對象都要包含 while (true) { if (!contains(cur.element)) return false val next = cur.left if (next is CombinedContext) { cur = next } else { return contains(next as Element) } } } ... }
三.Key與Element
Key接口與Element接口定義在CoroutineContext接口中,代碼如下:
public interface Key<E : Element> public interface Element : CoroutineContext { // 一個Key對應著一個Element對象 public val key: Key<*> // 相等則強制轉換並返回,否則則返回空 public override operator fun <E : Element> get(key: Key<E>): E? = @Suppress("UNCHECKED_CAST") if (this.key == key) this as E else null // 自身與初始值進行fold操作 public override fun <R> fold(initial: R, operation: (R, Element) -> R): R = operation(initial, this) // 如果要去除的是當前的Element對象,則返回空的上下文,否則返回自身 public override fun minusKey(key: Key<*>): CoroutineContext = if (this.key == key) EmptyCoroutineContext else this }
四.CoroutineContext
CoroutineContext接口定義瞭協程上下文的基本行為以及Key和Element接口。同時,重載瞭"+"操作,相關代碼如下:
public interface CoroutineContext { public operator fun <E : Element> get(key: Key<E>): E? public fun <R> fold(initial: R, operation: (R, Element) -> R): R public operator fun plus(context: CoroutineContext): CoroutineContext = // 如果要與空上下文相加,則直接但會當前對象, if (context === EmptyCoroutineContext) this else // 當前Element作為初始值 context.fold(this) { acc, element -> // acc:已經加完的CoroutineContext對象 // element:當前要加的CoroutineContext對象 // 獲取從acc中去掉element後的上下文removed,這步是為瞭確保添加重復的Element時,移動到最右側 val removed = acc.minusKey(element.key) // 去除掉element後為空上下文(說明acc中隻有一個Element對象),則返回element if (removed === EmptyCoroutineContext) element else { // ContinuationInterceptor代表攔截器,也是一個Element對象 // 下面的操作是為瞭把攔截器移動到上下文的最右端,為瞭方便快速獲取 // 從removed中獲取攔截器 val interceptor = removed[ContinuationInterceptor] // 若上下文中沒有攔截器,則進行累加(包裹成CombinedContext對象),返回 if (interceptor == null) CombinedContext(removed, element) else { // 若上下文中有攔截器 // 獲取上下文中移除到掉攔截器後的上下文left val left = removed.minusKey(ContinuationInterceptor) // 若移除到掉攔截器後的上下文為空上下文,說明上下文left中隻有一個攔截器, // 則進行累加(包裹成CombinedContext對象),返回 if (left === EmptyCoroutineContext) CombinedContext(element, interceptor) else // 否則,現對當前要加的element和left進行累加,然後在和攔截器進行累加 CombinedContext(CombinedContext(left, element), interceptor) } } } public fun minusKey(key: Key<*>): CoroutineContext ... // (Key和Element接口) }
- 1.plus方法圖解
假設我們有一個上下文順序為A、B、C,現在要按順序加上D、C、A。
1)初始值A、B、C
2)加上D
3)加上C
4)加上A
- 2.為什麼要將ContinuationInterceptor放到協程上下文的最右端?
在協程中有大量的場景需要獲取ContinuationInterceptor。根據之前分析的CombinedContext的minusKey方法,ContinuationInterceptor放在上下文的最右端,可以直接獲取,不需要經過多次的循環。
五.AbstractCoroutineContextKey與AbstractCoroutineContextElement
AbstractCoroutineContextElement實現瞭Element接口,將Key對象作為構造方法必要的參數。
public abstract class AbstractCoroutineContextElement(public override val key: Key<*>) : Element
AbstractCoroutineContextKey用於實現Element的多態。什麼是Element的多態呢?假設類A實現瞭Element接口,Key為A。類B繼承自類A,Key為B。這時將類B的對象添加到上下文中,通過指定不同的Key(A或B),可以得到不同類型對象。具體代碼如下:
// baseKey為衍生類的基類的Key // safeCast用於對基類進行轉換 // B為基類,E為衍生類 public abstract class AbstractCoroutineContextKey<B : Element, E : B>( baseKey: Key<B>, private val safeCast: (element: Element) -> E? ) : Key<E> { // 頂置Key,如果baseKey是AbstractCoroutineContextKey,則獲取baseKey的頂置Key private val topmostKey: Key<*> = if (baseKey is AbstractCoroutineContextKey<*, *>) baseKey.topmostKey else baseKey // 用於類型轉換 internal fun tryCast(element: Element): E? = safeCast(element) // 用於判斷當前key是否是指定key的子key // 邏輯為與當前key相同,或者與當前key的頂置key相同 internal fun isSubKey(key: Key<*>): Boolean = key === this || topmostKey === key }
getPolymorphicElement方法與minusPolymorphicKey方法
如果衍生類使用瞭AbstractCoroutineContextKey,那麼基類在實現Element接口中的get方法時,就需要通過getPolymorphicElement方法,實現minusKey方法時,就需要通過minusPolymorphicKey方法,代碼如下:
public fun <E : Element> Element.getPolymorphicElement(key: Key<E>): E? { // 如果key是AbstractCoroutineContextKey if (key is AbstractCoroutineContextKey<*, *>) { // 如果key是當前key的子key,則基類強制轉換成衍生類,並返回 @Suppress("UNCHECKED_CAST") return if (key.isSubKey(this.key)) key.tryCast(this) as? E else null } // 如果key不是AbstractCoroutineContextKey // 如果key相等,則強制轉換,並返回 @Suppress("UNCHECKED_CAST") return if (this.key === key) this as E else null }
public fun Element.minusPolymorphicKey(key: Key<*>): CoroutineContext { // 如果key是AbstractCoroutineContextKey if (key is AbstractCoroutineContextKey<*, *>) { // 如果key是當前key的子key,基類強制轉換後不為空,說明當前Element需要去掉,因此返回空上下文,否則返回自身 return if (key.isSubKey(this.key) && key.tryCast(this) != null) EmptyCoroutineContext else this } // 如果key不是AbstractCoroutineContextKey // 如果key相等,說明當前Element需要去掉,因此返回空上下文,否則返回自身 return if (this.key === key) EmptyCoroutineContext else this }
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