異步編程技術

異步編程技術

這裏將介紹不一樣的異步編程實現。

做爲程序員，咱們都面臨着一個問題，就是如何不讓咱們的程序阻塞。不管咱們是桌面開發，移動開發，甚至服務端開發。
有不少不一樣的實現來解決這個問題，包括：

-Threading
-Callbacks
-Futures, Promises
-Reactive Extensions
-Coroutines

咱們先簡明的看下前四種實現方式。

Threading

到目前爲止，線程是最爲程序員所知的一種避免阻塞應用的實現。

fun postItem(item: Item) {
    val token = preparePost()
    val post = submitPost(token, item)
    processPost(post)
}

fun preparePost(): Token {
    // makes a request and consequently blocks the main thread
    return token
}

咱們假設 preparePost 方法是一個很耗時的方法，這樣的話，它將會阻塞用戶交互。咱們能夠把這個方法放在一個單獨的線程中，這樣就避免了阻塞UI線程。這是一個很是常見的技術，可是它有一系列的缺點：

-線程很耗資源，它們要切換上下文
-線程數量有限，操做系統能啓動的線程數量是有限的，對於服務端來講，這是一個很大的瓶頸
-線程並不老是可用的，好比JavaScript就不支持線程
-編寫好的代碼並不容易，容易出現各類競爭條件，會陷入併發編程苦海

Callbacks

簡單來講，就是把函數做爲參數傳遞給另外一個函數，一旦自己函數執行完成，就執行傳參的函數。

fun postItem(item: Item) {
    preparePostAsync { token -> 
        submitPostAsync(token, item) { post -> 
            processPost(post)
        }
    }
}

fun preparePostAsync(callback: (Token) -> Unit) {
    // make request and return immediately 
    // arrange callback to be invoked later
}

這個看起來相對優雅的解決了問題，可是一樣有幾個問題：

-對於多重嵌套回調，這將是一個很是難理解的方式
-錯誤處理變得很複雜，對於多重嵌套，錯誤的傳遞和處理變得很複雜

Callbacks在事件循環結構的語言中比較常見，好比JavaScript，但更多的碼農傾向於其它的解決方案，好比promises或者reactive extensions.

Futures, Promises

Futures，Promises，不一樣的平臺或語言有不一樣的叫法，它是承若將在某個點返回一個叫Promise的對象，簡略操做以下所示：

fun postItem(item: Item) {
    preparePostAsync() 
        .thenCompose { token -> 
            submitPostAsync(token, item)
        }
        .thenAccept { post -> 
            processPost(post)
        }
         
}

fun preparePostAsync(): Promise<Token> {
    // makes request an returns a promise that is completed later
    return promise 
}

這個方式對於咱們來講，有一點挑戰，好比說：

-不一樣的編程模型。和callback相似，從上而下的鏈式回調。傳統的編程結構，好比循環，錯誤處理都不在有效
-不一樣的平臺有不一樣的API
-具體的返回類型，返回類型並非咱們實際的數據結構
-錯誤處理變得複雜。錯誤的傳遞處理並不清晰明確。

Reactive Extensions

響應式擴展（Rx）被Eik Meijer引入C#，雖然它確實存在於.NET平臺，但直到被Netflix移植到Java平臺，才逐漸開始成爲主流。從這起，各個平臺實現本身的響應式擴展，包括JavaScript（RxJS）。

Rx的背後思想是把數據看成流來處理，而且該流能夠被觀測。實際上，Rx只是觀察者模式，帶有一系列的擴展來操做數據。

Rx和Futures很相似，但不一樣的是，咱們能夠認爲Future返回一個直接的元素，而Rx返回流。另外一方面，它提供了一中新的編程模型，就像所宣傳的口號那樣：

everything is a stream, and it’s observable

這意味着有不一樣的解決方法，而且提供了不一樣的思路去寫異步代碼。相比於Futures不一樣的是，Rx被移植到多個平臺，咱們有着一致的API體驗。包括C#，Java，JavaScript，或者其它實現了Rx的語言。

此外，Rx引入了更友好的錯誤處理方式。

Coroutines

Kotlin異步編程的方式是使用coroutines，這是一種可掛起的執行方式，它能夠在某一點掛起，以後從這點恢復繼續執行。

對於碼農來講，使用協程方法編寫異步代碼和編寫同步代碼沒有什麼不一樣，這中編碼模型並不存在什麼挑戰。

舉個栗子：

fun postItem(item: Item) {
    launch {
        val token = preparePost()
        val post = submitPost(token, item)
        processPost(post)
    }
}

suspend fun preparePost(): Token {
    // makes a request and suspends the coroutine
    return suspendCoroutine { /* ... */ } 
}

這段代碼將會執行耗時工做，但並不阻塞主線程。帶有 suspend 修飾的 preparePost 方法就是被成爲可掛起函數。就像上面描述的那樣，它能夠在某個點掛起，而後從該點恢復執行。

-函數簽名保持了一致，僅增長了 suspend 修飾符。返回值也是咱們想要的類型
-編寫代碼和咱們之前同樣，並不須要特殊的語法
-編程模型和API保持了同樣，咱們能夠繼續使用循環，異常處理，不須要學習新的api集
-它是平臺無關的，不管是運行在JVM，JavaScript平臺，仍是其它，咱們寫法都是同樣的，編譯器負責適配各個平臺。

Coroutines並非Kotlin發明的新概念，它們已經存在了幾十年了，而且在其它語言很是流行，好比Go語言。須要注意的是，雖然Kotlin實現了Coroutines，但大多數功能都是在庫函數裏邊。事實上，除了 suspend 關鍵詞，沒有其它的關鍵詞被引入到語言中。這個和C#有着較大的不一樣，C#引入 async 和 await 作爲語法的一部分。而對於Kotlin，這些只是庫函數。