协程中的取消和异常 | 取消操作详解

为了能够更好地理解本文所讲的内容，建议您首先阅读本系列中的第一篇文章：协程中的取消和异常 | 核心概念介绍。

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调用 cancel 方法

当启动多个协程时，无论是追踪协程状态，还是单独取消各个协程，都是件让人头疼的事情。不过，我们可以通过直接取消协程启动所涉及的整个作用域 (scope) 来解决这个问题，因为这样可以取消所有已创建的子协程。

// 假设我们已经定义了一个作用域 
 
val job1 = scope.launch { … } 
val job2 = scope.launch { … } 
 
scope.cancel() 

1. 取消作用域会取消它的子协程

有时候，您也许仅仅需要取消其中某一个协程，比如用户输入了某个事件，作为回应要取消某个进行中的任务。如下代码所示，调用 job1.cancel 会确保只会取消跟 job1 相关的特定协程，而不会影响其余兄弟协程继续工作。

// 假设我们已经定义了一个作用域 
 
val job1 = scope.launch { … } 
val job2 = scope.launch { … } 
  
// 第一个协程将会被取消，而另一个则不受任何影响 
job1.cancel() 

2. 被取消的子协程并不会影响其余兄弟协程

协程通过抛出一个特殊的异常 CancellationException 来处理取消操作。在调用 .cancel 时您可以传入一个 CancellationException 实例来提供更多关于本次取消的详细信息，该方法的签名如下：

fun cancel(cause: CancellationException? = null) 

如果您不构建新的 CancellationException 实例将其作为参数传入的话，会创建一个默认的 CancellationException (请查看完整代码)。

public override fun cancel(cause: CancellationException?) { 
    cancelInternal(cause ?: defaultCancellationException()) 
} 

完整代码：

https://github.com/Kotlin/kotlinx.coroutines/blob/master/kotlinx-coroutines-core/common/src/JobSupport.kt#L612

一旦抛出了 CancellationException 异常，您便可以使用这一机制来处理协程的取消。有关如何执行此操作的更多信息，请参考下面的处理取消的副作用一节。

在底层实现中，子协程会通过抛出异常的方式将取消的情况通知到它的父级。父协程通过传入的取消原因来决定是否来处理该异常。如果子协程因为 CancellationException 而被取消，对于它的父级来说是不需要进行其余额外操作的。

3. 不能在已取消的作用域中再次启动新的协程

如果您使用的是 androidx KTX 库的话，在大部分情况下都不需要创建自己的作用域，所以也就不需要负责取消它们。如果您是在 ViewModel 的作用域中进行操作，请使用 viewModelScope，或者如果在生命周期相关的作用域中启动协程，那就应该使用 lifecycleScope。viewModelScope 和 lifecycleScope 都是 CoroutineScope 对象，它们都会在适当的时间点被取消。例如，当 ViewModel 被清除时，在其作用域内启动的协程也会被一起取消。

• viewModelScope：https://developer.android.google.cn/reference/kotlin/androidx/lifecycle/package-summary#(androidx.lifecycle.ViewModel).viewModelScope:kotlinx.coroutines.CoroutineScope
• lifecycleScope：https://developer.android.google.cn/reference/kotlin/androidx/lifecycle/package-summary#lifecyclescope

为什么协程处理的任务没有停止?

如果我们仅是调用了 cancel 方法，并不意味着协程所处理的任务也会停止。如果您使用协程处理了一些相对较为繁重的工作，比如读取多个文件，那么您的代码不会自动就停止此任务的进行。

让我们举一个更简单的例子看看会发生什么。假设我们需要使用协程来每秒打印两次 "Hello"。我们先让协程运行一秒，然后将其取消。其中一个版本实现如下所示:

我们一步一步来看发生了什么。当调用 launch 方法时，我们创建了一个活跃 (active) 状态的协程。紧接着我们让协程运行了 1,000 毫秒，打印出来的结果如下：

Hello 0 
Hello 1 
Hello 2 

当 job.cancel 方法被调用后，我们的协程转变为取消中 (cancelling) 的状态。但是紧接着我们发现 Hello 3 和 Hello 4 打印到了命令行中。当协程处理的任务结束后，协程又转变为了已取消 (cancelled) 状态。

协程所处理的任务不会仅仅在调用 cancel 方法时就停止，相反，我们需要修改代码来定期检查协程是否处于活跃状态。

让您的协程可以被取消

您需要确保所有使用协程处理任务的代码实现都是协作式的，也就是说它们都配合协程取消做了处理，因此您可以在任务处理期间定期检查协程是否已被取消，或者在处理耗时任务之前就检查当前协程是否已取消。例如，如果您从磁盘中获取了多个文件，在开始读取文件内容之前，先检查协程是否被取消了。类似这样的处理方式，您可以避免处理不必要的 CPU 密集型任务。

val job = launch { 
    for(file in files) { 
        // TODO 检查协程是否被取消 
        readFile(file) 
    } 
} 

所有 kotlinx.coroutines 中的挂起函数 (withContext, delay 等) 都是可取消的。如果您使用它们中的任一个函数，都不需要检查协程是否已取消，然后停止任务执行，或是抛出 CancellationException 异常。但是，如果没有使用这些函数，为了让您的代码能够配合协程取消，可以使用以下两种方法:

• 检查 job.isActive 或者使用 ensureActive()
• 使用 yield() 来让其他任务进行

检查 job 的活跃状态

先看一下第一种方法，在我们的 while(i<5) 循环中添加对于协程状态的检查：

// 因为处于 launch 的代码块中，可以访问到 job.isActive 属性 
while (i < 5 && isActive) 

这样意味着我们的任务只会在协程处于活跃的状态下执行。同样，这也意味着在 while 循环之外，我们若还想处理别的行为，比如在 job 被取消后打日志出来，那就可以检查 !isActive 然后再继续进行相应的处理。

Coroutine 的代码库中还提供了另一个很有用的方法 —— ensureActive()，它的实现如下：

fun Job.ensureActive(): Unit { 
    if (!isActive) { 
         throw getCancellationException() 
    } 
} 

如果 job 处于非活跃状态，这个方法会立即抛出异常，我们可以在 while 循环开始就使用这个方法。

while (i < 5) { 
    ensureActive() 
    … 
} 

通过使用 ensureActive 方法，您可以避免使用 if 语句来检查 isActive 状态，这样可以减少样板代码的使用量，但是相应地也失去了处理类似于日志打印这种行为的灵活性。

使用 yield() 函数运行其他任务

如果要处理的任务属于 1) CPU 密集型，2) 可能会耗尽线程池资源，3) 需要在不向线程池中添加更多线程的前提下允许线程处理其他任务，那么请使用 yield()。如果 job 已经完成，由 yield 所处理的首要任务将会是检查任务的完成状态，完成的话则直接通过抛出 CancellationException 来退出协程。yield 可以作为定期检查所调用的第一个函数，例如上面提到的 ensureActive() 方法。

yield()：

https://kotlin.github.io/kotlinx.coroutines/kotlinx-coroutines-core/kotlinx.coroutines/yield.html

Job.join 🆚 Deferred.await cancellation

等待协程处理结果有两种方法: 来自 launch 的 job 可以调用 join 方法，由 async 返回的 Deferred (其中一种 job 类型) 可以调用 await 方法。

Job.join 会挂起协程，直到任务处理完成。与 job.cancel 一起使用时，会按照以下方式进行：

• 如果您调用 job.cancel 之后再调用 job.join，那么协程会在任务处理完成之前一直处于挂起状态;
• 在 job.join 之后调用 job.cancel 没有什么影响，因为 job 已经完成了。

Job.join：

https://kotlin.github.io/kotlinx.coroutines/kotlinx-coroutines-core/kotlinx.coroutines/-job/join.html

如果您关心协程处理结果，那么应该使用 Deferred。当协程完成后，结果会由 Deferred.await返回。Deferred 是 Job 的其中一种类型，它同样可以被取消。

• Deferred：https://kotlin.github.io/kotlinx.coroutines/kotlinx-coroutines-core/kotlinx.coroutines/-deferred/index.html
• Deferred.await：https://kotlin.github.io/kotlinx.coroutines/kotlinx-coroutines-core/kotlinx.coroutines/-deferred/await.html

在已取消的 deferred 上调用 await 会抛出 JobCancellationException 异常。

val deferred = async { … } 
 
deferred.cancel() 
val result = deferred.await() // 抛出 JobCancellationException 异常 

为什么会拿到这个异常呢?await 的角色是负责在协程处理结果出来之前一直将协程挂起，因为如果协程被取消了那么协程就不会继续进行计算，也就不会有结果产生。因此，在协程取消后调用 await 会抛出 JobCancellationException 异常: 因为 Job 已被取消。

另一方面，如果您在 deferred.cancel 之后调用 deferred.await 不会有任何情况发生，因为协程已经处理结束。

处理协程取消的副作用

假设您要在协程取消后执行某个特定的操作，比如关闭可能正在使用的资源，或者是针对取消需要进行日志打印，又或者是执行其余的一些清理代码。我们有好几种方法可以做到这一点:

1. 检查 !isActive

如果您定期地进行 isActive 的检查，那么一旦您跳出 while 循环，就可以进行资源的清理。之前的代码可以更新至如下版本：

while (i < 5 && isActive) { 
    if (…) { 
        println(“Hello ${i++}”) 
        nextPrintTime += 500L 
    } 
} 
  
// 协程所处理的任务已经完成，因此我们可以做一些清理工作 
println(“Clean up!”) 

您可以查看完整版本。

完整版本：https://pl.kotl.in/loI9DaIYj

所以现在，当协程不再处于活跃状态，会退出 while 循环，就可以处理一些清理工作了。

2. Try catch finally

因为当协程被取消后会抛出 CancellationException 异常，我们可以将挂起的任务放置于 try/catch 代码块中，然后在 finally 代码块中执行需要做的清理任务。

val job = launch { 
   try { 
      work() 
   } catch (e: CancellationException){ 
      println(“Work cancelled!”) 
    } finally { 
      println(“Clean up!”) 
    } 
} 
 
delay(1000L) 
println(“Cancel!”) 
job.cancel() 
println(“Done!”) 

但是，一旦我们需要执行的清理工作也挂起了，那上述代码就不能够继续工作了，因为一旦协程处于取消中状态，它将不能再转为挂起 (suspend) 状态。您可以查看完整代码。

完整代码：https://pl.kotl.in/wjPINnWfG

处于取消中状态的协程不能够挂起

当协程被取消后需要调用挂起函数，我们需要将清理任务的代码放置于 NonCancellable CoroutineContext 中。这样会挂起运行中的代码，并保持协程的取消中状态直到任务处理完成。

val job = launch { 
   try { 
      work() 
   } catch (e: CancellationException){ 
      println(“Work cancelled!”) 
    } finally { 
      withContext(NonCancellable){ 
         delay(1000L) // 或一些其他的挂起函数 
         println(“Cleanup done!”) 
      } 
    } 
} 
 
delay(1000L) 
println(“Cancel!”) 
job.cancel() 
println(“Done!”) 

您可以查看其工作原理。

工作原理：https://pl.kotl.in/ufZRQSa7o

suspendCancellableCoroutine 和 invokeOnCancellation

如果您通过 suspendCoroutine 方法将回调转为协程，那么您更应该使用 suspendCancellableCoroutine 方法。可以使用 continuation.invokeOnCancellation 来执行取消操作：

suspend fun work() { 
   return suspendCancellableCoroutine { continuation -> 
       continuation.invokeOnCancellation {  
          // 处理清理工作 
       } 
   // 剩余的实现代码 
} 

为了享受到结构化并发带来的好处，并确保我们并没有进行多余的操作，那么需要保证代码是可被取消的。

使用在 Jetpack: viewModelScope 或者 lifecycleScope 中定义的 CoroutineScopes，它们在 scope 完成后就会取消它们处理的任务。如果要创建自己的 CoroutineScope，请确保将其与 job 绑定并在需要时调用 cancel。

协程代码的取消需要是协作式的，因此请将代码更新为对协程的取消操作以延后的方式进行检查，并避免不必要的操作。

现在，大家了解了本系列的第一部分协程的一些基本概念、第二部分协程的取消，在接下来的文章中，我们将继续深入探讨学习第三部分异常处理，感兴趣的读者请继续关注我们的更新。

【本文是51CTO专栏机构“谷歌开发者”的原创稿件，转载请联系原作者(微信公众号：Google_Developers)】

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