掌握 Kotlin 協程的綜合指南

介紹

協程透過提高可讀性和效率來簡化非同步程式設計。將線程視為高速公路上的單輛汽車，每輛汽車都佔用空間和資源。相比之下，協程就像共乘 - 多個任務有效地共享資源。
協程的三大優勢使其脫穎而出：

1. 處理非同步操作的簡單性和可讀性
2. 與傳統執行緒相比，高效率的資源管理
3. 透過結構化並發增強程式碼可維護性

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設定協程

要開始在 Android 專案中使用協程，請將這些依賴項新增至您的 build.gradle 檔案：

dependencies {
    implementation "org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-android:1.7.1"
    implementation "org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-core:1.7.1"
}

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了解協程建構器

協程建構器是建立和啟動協程的基礎。讓我們用實際例子來探討每種類型：

啟動

class WeatherService {
    fun updateWeather() {
        lifecycleScope.launch {
            // Simulating weather API call
            val weather = fetchWeatherData()
            updateUI(weather)
        }
    }

    private suspend fun fetchWeatherData(): Weather {
        delay(1000) // Simulate network delay
        return Weather(temperature = 25, condition = "Sunny")
    }
}

非同步

class StockPortfolio {
    suspend fun fetchPortfolioValue() {
        val stocksDeferred = async { fetchStockPrices() }
        val cryptoDeferred = async { fetchCryptoPrices() }

        // Wait for both results
        val totalValue = stocksDeferred.await() + cryptoDeferred.await()
        println("Portfolio value: $totalValue")
    }
}

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協程作用域和上下文

理解範圍和情境對於正確的協程管理至關重要。讓我們看看不同的範圍類型：

生命週期範圍

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

        lifecycleScope.launch {
            val news = newsRepository.fetchLatestNews()
            newsAdapter.submitList(news)
        }
    }
}

ViewModelScope

class UserViewModel : ViewModel() {
    private val _userData = MutableLiveData<User>()

    fun loadUserData() {
        viewModelScope.launch {
            try {
                val user = userRepository.fetchUserDetails()
                _userData.value = user
            } catch (e: Exception) {
                // Handle error
            }
        }
    }
}

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與調度員合作

調度程式決定要執行哪個執行緒協程。以下是如何有效地使用不同的調度程序：

class ImageProcessor {
    fun processImage(bitmap: Bitmap) {
        lifecycleScope.launch(Dispatchers.Default) {
            // CPU-intensive image processing
            val processed = applyFilters(bitmap)

            withContext(Dispatchers.Main) {
                // Update UI with processed image
                imageView.setImageBitmap(processed)
            }
        }
    }

    suspend fun downloadImage(url: String) {
        withContext(Dispatchers.IO) {
            // Network operation to download image
            val response = imageApi.fetchImage(url)
            saveToDatabase(response)
        }
    }

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錯誤處理和異常管理

正確的錯誤處理在協程中至關重要。以下是有效實施的方法：

class DataManager {
    private val exceptionHandler = CoroutineExceptionHandler { _, exception ->
        println("Caught $exception")
    }

    fun fetchData() {
        lifecycleScope.launch(exceptionHandler) {
            try {
                val result = riskyOperation()
                processResult(result)
            } catch (e: NetworkException) {
                showError("Network error occurred")
            } catch (e: DatabaseException) {
                showError("Database error occurred")
            }
        }
    }
}

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流和狀態流

Flow 非常適合處理資料流，而 StateFlow 非常適合管理 UI 狀態：

class SearchViewModel : ViewModel() {
    private val _searchResults = MutableStateFlow<List<SearchResult>>(emptyList())
    val searchResults: StateFlow<List<SearchResult>> = _searchResults.asStateFlow()

    fun search(query: String) {
        viewModelScope.launch {
            searchRepository.getSearchResults(query)
                .flowOn(Dispatchers.IO)
                .catch { e -> 
                    // Handle errors
                }
                .collect { results ->
                    _searchResults.value = results
                }
        }
    }
}

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結構化並發

結構化並發有助於有效管理相關協程：

class OrderProcessor {
    suspend fun processOrder(orderId: String) = coroutineScope {
        val orderDeferred = async { fetchOrderDetails(orderId) }
        val inventoryDeferred = async { checkInventory(orderId) }
        val paymentDeferred = async { processPayment(orderId) }

        try {
            val order = orderDeferred.await()
            val inventory = inventoryDeferred.await()
            val payment = paymentDeferred.await()

            finalizeOrder(order, inventory, payment)
        } catch (e: Exception) {
            // If any operation fails, all others are automatically cancelled
            throw OrderProcessingException("Failed to process order", e)
        }
    }
}

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結論

Kotlin 協程提供了一種強大且直觀的方法來處理 Android 開發中的非同步操作。透過理解這些核心概念和模式，您可以編寫更有效率、可維護且健壯的應用程式。請記住始終考慮適合您的特定用例的範圍、調度程序和錯誤處理策略。

掌握協程的關鍵是練習 - 開始在您的專案中實現它們，嘗試不同的模式，並隨著您理解的增長逐漸建立更複雜的實現。

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