# 协程(Coroutine)

应用程序经常需要同时执行多个任务, 例如响应用户输入, 装载数据, 或更新画面. 为了实现这些功能, 它们依赖于并发, 并发能够允许操作独立运行, 相互不会阻塞.

并发运行任务的最常见方式是使用线程, 线程是由操作系统管理的独立的执行路径. 但是, 线程相对来说比较重, 而且创建太多线程可能导致性能问题.

为了支持高效的并发, Kotlin 使用基于 协程(Coroutine) 构建的异步编程技术, 让你能够使用挂起函数(Suspending Function), 以一种自然的, 顺序的方式编写异步代码. 协程是线程的轻量替代方案. 可以挂起, 而不阻塞系统资源, 并且消耗较少的资源, 因此更适合于细粒度的并发.

大多数协程功能由 [kotlinx.coroutines](https://github.com/Kotlin/kotlinx.coroutines) 库提供, 这个库包含各种工具, 用于启动协程, 处理并发, 使用异步的流, 等等.

如果你是 Kotlin 协程的初学者, 请先阅读 [协程的基本概念](coroutines-basics.html) 向导, 然后在深入了解更复杂的内容. 这篇向导通过简单的示例, 介绍一些关键概念, 包括挂起函数, 协程构建器, 以及结构化并发:

[协程入门](coroutines-basics.html)

> **Tip:**
> 查看示例项目 [KotlinConf App](https://github.com/JetBrains/kotlinconf-app), 了解协程的具体使用.

## 协程的概念

`kotlinx.coroutines` 库提供了核心的构建代码块, 用于并发运行任务, 构建协程执行, 以及管理状态.

### 挂起函数与协程构建器

Kotlin 中的协程以挂起函数为基础, 挂起函数能够让代码暂停执行, 之后恢复执行, 而不会阻塞线程. `suspend` 关键字标记函数, 表示它能够异步的执行长时间运行的操作.

要启动新的协程, 请使用协程构建器, 例如 [.launch()](https://kotlinlang.org/api/kotlinx.coroutines/kotlinx-coroutines-core/kotlinx.coroutines/launch.html) 和 [.async()](https://kotlinlang.org/api/kotlinx.coroutines/kotlinx-coroutines-core/kotlinx.coroutines/async.html). 这些构建器是 [CoroutineScope](https://kotlinlang.org/api/kotlinx.coroutines/kotlinx-coroutines-core/kotlinx.coroutines/-coroutine-scope/) 上的扩展函数, `CoroutineScope` 定义协程的生存周期, 并提供协程上下文(Context).

关于这些构建器, 详情请参见 [协程的基本概念](coroutines-basics.html) 和 [组合挂起函数](coroutines-and-channels.html).

### 协程的上下文(Context)和行为

从一个 `CoroutineScope` 启动一个协程, 会创建一个上下文(Context), 控制它的执行. 构建器函数, 例如 `.launch()` 和 `.async()`, 会自动创建一组元素, 定义协程的行为:

* [Job](https://kotlinlang.org/api/kotlinx.coroutines/kotlinx-coroutines-core/kotlinx.coroutines/-job/) 接口, 追踪协程的生命周期, 并实现结构化并发.

* [CoroutineDispatcher](https://kotlinlang.org/api/kotlinx.coroutines/kotlinx-coroutines-core/kotlinx.coroutines/-coroutine-dispatcher/), 控制协程在哪里运行, 例如在背景线程中, 还是在 UI 应用程序的主线程中.

* [CoroutineExceptionHandler](https://kotlinlang.org/api/kotlinx.coroutines/kotlinx-coroutines-core/kotlinx.coroutines/-coroutine-exception-handler/), 处理未被捕获的异常.

这些元素, 以及其他可能的元素, 共同构成 [协程的上下文(Context)](coroutine-context-and-dispatchers.html), 默认从协程的父协程继承得到. 这个上下文构成一个层级结构, 实现结构化并发, 在结构化并发中, 相关的协程能够一起 [取消](coroutines-cancellation.html), 或者作为一个组来 [处理异常](exception-handling.html).

### 异步的数据流(Asynchronous Flow), 以及共享的可变状态

Kotlin 提供了几种方式来实现协程的通信. 请根据你想要如何在协程之间共享值, 选择以下几种方案之一:

* [Flow](https://kotlinlang.org/api/kotlinx.coroutines/kotlinx-coroutines-core/kotlinx.coroutines.flow/-flow/): 只有在协程主动获取值时, 才会产生值.

* [Channel](https://kotlinlang.org/api/kotlinx.coroutines/kotlinx-coroutines-core/kotlinx.coroutines.channels/-channel/): 允许多个协程发送和接收值, 每个值只传递给一个协程.

* [SharedFlow](https://kotlinlang.org/api/kotlinx.coroutines/kotlinx-coroutines-core/kotlinx.coroutines.flow/-shared-flow/): 与所有活动的收集协程持续的共享每个值.

当多个协程需要访问或更新同一个数据时, 我们称为协程之间 共享可变的状态. 如果没有协调, 这可能导致竞争条件, 也就是说多个操作会以不可预测的方式相互干扰. 为了安全的管理共享的可变状态, 请使用 [StateFlow](https://kotlinlang.org/api/kotlinx.coroutines/kotlinx-coroutines-core/kotlinx.coroutines.flow/-state-flow/#) 来封装共享的数据. 之后, 你就可以在一个协程中更新数据, 并在其他协程中获取它的最新值.

详情请参见 [数据流(Asynchronous Flow)](coroutines-flow.html), [通道(Channel)](channels.html), 以及 [协程(Coroutine)与通道(Channel)教程](coroutines-and-channels.html).

## 下一步做什么

* 阅读 [协程的基本概念向导](coroutines-basics.html), 了解协程, 挂起函数, 以及构建器的基础知识.

* 阅读 [组合挂起函数](coroutine-context-and-dispatchers.html), 了解如何组合挂起函数, 以及构建协程管道.

* 学习如何在 IntelliJ IDEA 中使用内建的工具 [调试协程](debug-coroutines-with-idea.html).

* 关于数据流(Flow)的调试, 详情请参见 [使用 IntelliJ IDEA 调试 Kotlin 数据流(Flow)](debug-flow-with-idea.html) 教程.

* 阅读 [使用协程进行 UI 编程向导](https://github.com/Kotlin/kotlinx.coroutines/blob/master/ui/coroutines-guide-ui.md), 学习基于协程的 UI 开发.

* 阅读 [在 Android 中使用协程的最佳实践](https://developer.android.com/kotlin/coroutines/coroutines-best-practices).

* 查看 [kotlinx.coroutines API 参考文档](https://kotlinlang.org/api/kotlinx.coroutines/).