Android 深度实践

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结构化并发 ​

源：Structured concurrency

结构化并发（Structured Concurrency）是 Kotlin 协程的设计基石。它不仅仅是一种父子层级关系，更是一种确保协程任务生命周期确定性、资源不泄露以及错误可传播的编程范式。

核心定义与 API 契约 ​

在结构化并发中，新的协程只能在特定的 CoroutineScope 中启动。该作用域划定了协程的生命周期范围，确保所有子协程在父作用域结束前必须完成。

CoroutineScope 签名 ​

查看 CoroutineScope 定义
kotlin
public interface CoroutineScope {
    /**
     * 该作用域的上下文。
     * 结构化并发要求上下文必须包含一个 Job 用于管理生命周期。
     */
    public val coroutineContext: CoroutineContext
}

Job 的分层契约 ​

Job 是结构化并发的物理句柄。当你在一个 CoroutineScope 中调用 launch 或 async 时，新协程的 Job 会自动成为父作用域 Job 的子项，形成一棵 Job 树。

  • 确定性完成：父 Job 只有在所有子 Job 均进入 Completed 或 Cancelled 状态后，才能结束自己的 Completing 状态。
  • 取消传播：父 Job 被取消时，会递归地取消其所有子 Job。
  • 异常连坐：（默认情况下）任何子 Job 的非正常失败都会导致父 Job 及兄弟 Job 被取消。

底层机制：父子绑定过程 ​

当协程启动时，内部通过 attachChild 建立联系。

源码视角的绑定

每当新协程启动，它会检查 coroutineContext[Job]。

  1. 若存在父 Job，新 Job 会调用 parentJob.attachChild(this)。
  2. 该方法返回一个 ChildHandle，并将子 Job 注册到父 Job 的私有状态中。
  3. 如果父 Job 已经处于取消中，子 Job 会立即收到取消指令。

结构化 vs. 非结构化对比 ​

kotlin
val scope = CoroutineScope(Job() + Dispatchers.Default)

val job = scope.launch {
    // 这个子协程与 scope 绑定
    launch {
        delay(1000)
        println("子任务 1 完成")
    }
    launch {
        delay(2000)
        println("子任务 2 完成")
    }
}

// 取消父 Job，所有内部协程立即停止
scope.cancel()
kotlin
// ❌ 破坏结构化并发：GlobalScope 启动的协程是“孤儿”
GlobalScope.launch {
    launch {
        delay(1000)
        println("我还在跑，即便启动我的外部环境可能已经销毁")
    }
}
// 无法统一管理，极易导致内存泄漏和 CPU 浪费
kotlin
val scope = CoroutineScope(Job())

scope.launch(Job()) { // ❌ 显式传入新 Job，切断了与 scope 的联系
    delay(1000)
    println("即使 scope.cancel()，我也不会停止")
}

作用域构建器：coroutineScope ​

coroutineScope { ... } 是一个挂起函数，它会创建一个临时的作用域。它与 CoroutineScope 的区别在于：coroutineScope 会挂起当前协程，直到其内部所有子协程执行完毕。

适用场景

当你需要将一个大任务拆分为多个并发子任务，且必须等待它们全部完成后才能继续后续逻辑时，应使用 coroutineScope。

kotlin
suspend fun loadDashboardData() = coroutineScope {
    val user = async { fetchUser() }
    val news = async { fetchNews() }
    
    // 等待 user 和 news 全部完成，且共享当前协程的结构化取消逻辑
    Dashboard(user.await(), news.await())
}

Android 中的工程实践 ​

生命周期绑定 ​

Android 开发中应始终优先使用官方提供的生命周期感知作用域，而非手动创建：

  • viewModelScope: 绑定到 ViewModel，在 onCleared() 时自动取消。
  • lifecycleScope: 绑定到 LifecycleOwner (Activity/Fragment)，在 DESTROYED 时取消。

业务组件中的自定义作用域 ​

在 Repository 或 Service 等非 UI 组件中，推荐采用 AutoCloseable 或类似的清理模式：

kotlin
class NetworkMonitor(private val dispatcher: CoroutineDispatcher) : AutoCloseable {
    // 使用 SupervisorJob 是为了防止单个监听任务失败导致整个监控器不可用
    private val scope = CoroutineScope(SupervisorJob() + dispatcher)

    fun startMonitoring() {
        scope.launch { /* ... */ }
    }

    override fun close() {
        // 显式清理，确保资源不泄露
        scope.cancel()
    }
}

核心准则总结 ​

  1. 禁止使用 GlobalScope：除非是确实需要与应用生命周期一致的极少数后台任务。
  2. 不要在协程启动时传递新的 Job：这会破坏父子连接，除非你有意实现“启动即忘记（Fire and Forget）”且不关心其取消逻辑。
  3. 优先使用 coroutineScope 构建器：它能自然地在挂起函数中引入结构化并发。