kotlin 协程上下文异常处理详解

引言

从前面我们可以大致了解了协程的玩法，如果一个协程中使用子协程，那么该协程会等待子协程执行结束后才真正退出，而达到这种效果的原因就是协程上下文，上下文贯穿了协程的生命周期，这套思想和我们app的上下文很像

在开始真正了解协程上下文之前，我们先来看看下面的例子

下面的图代表了一个协程a的生命，就像一条从上至下的直线，它的生命只有100ms

当我们在a协程延迟函数100ms之前开启一个子协程b，b做了200ms的事情，如果不考虑调度消耗的时间，那么a协程的生命也会延长成200ms

代码验证下：

fun `test context life`() = runBlocking {
   //定义一个作用域
   val a = CoroutineScope(Dispatchers.Default)
   val startTime = System.currentTimeMillis()
   //协程a开启
   val jobA = a.launch {
       //子协程b开启
       val jobB = launch {
           delay(200)
       }
       delay(100)
   }
   //等待协程a结束
   jobA.join()
   val endTime = System.currentTimeMillis()
   println(endTime - startTime)
}
fun main() {
   `test context life`()
}

结果：237

如果我们把子协程b增加到delay 300ms，那么结果也会相应的变为：

323

通过上面的列子，来对协程上下文的有一个初步概念：可以说协程的生命周期，就是上下文的生命周期

协程拥有很多新的概念，很多人一开始接触就能难理解（包括我自己），这些概念都是在上下文的基础上引申而来的，所以我一再强调它的重要性，协程的上下文必须理解透，才能玩好协程，接下来我们来真正了解协程上下文

一、协程上下文

1.CoroutineContext

协程上下文有以下几项构成，它们都是实现了CoroutineContext.Element接口，有些是实现了AbstractCoroutineContextElement接口，而AbstractCoroutineContextElement继承CoroutineContext.Element接口

1.Job：控制协程的生命周期，也是我们能拿到操作协程任务的唯一对象

2.CoroutineDispatcher：就是之前介绍的调度器

3.CoroutineName：协程的名字，一般输出日志用的

4.CoroutineExceptionHandler：处理未捕获的异常

协程上下文实现了运算符重载，我们可以用+号来组合一个CoroutineContext的元素

2.CorountineScope

一般情况下，协程体内所有的子协程，都继承至根协程，协程的继承的关系不是我们所了解的类的继承关系，而是父协程和子协程的生命周期关系，还记得我们上面举得例子么，除非在协程体内自己手动创建协程作用域，即：创建一个全新的协程上下文，我们之前已经介绍过了：

CorountineScope：创建协程作用域，新起线程，观察源码，内部实际实例化的是ContextScope，ContextScope被internal修饰，内部使用，我们实例化不了

其他的实际上都是继承父协程上下文，或者内部实例化了ContextScope：

1.runBlocking：将主线程转变为协程，会阻塞主线程，实际上用的是一个EmptyCoroutineContext作为上下文，它是一个主线程的协程上下文，静态的全局变量，我们其实就可以理解成是主线程
2.GlobalScope：也是用的EmptyCoroutineContext
3.MainScope：使用ContextScope构造了新的上下文
4.coroutineScope：继承的父协程上下文，不能算是全新的协程
等等

3.子协程继承父协程

子协程继承父协程时，除了Job会自动创建新的实例外，其他3项的不手动指定的话，都会自动继承父协程的，Job对应的是协程任务，每次新的任务肯定都是新的Job对象

有了这些概念后，接下来通过代码，再熟悉巩固下

例子1：

fun `test context life1`() = runBlocking {
   //定义一个作用域
   val a = CoroutineScope(Dispatchers.Default)
   //协程a开启
   val jobA = a.launch {
       delay(100)
       println("jobA finished")
   }
   println("main finished")
}

结果：
main finished

由于a是一个根协程，全新的上下文，runBlocking 是主线程的协程上下文，所以当a开启任务时，不会阻塞主线程，当我们的进程都跑完了，jobA finished肯定不会打印了

例子2：

fun `test context life2`() = runBlocking {
   //定义一个作用域
   val a = CoroutineScope(Dispatchers.Default)
   //协程a开启
   val jobA = a.launch {
       delay(100)
       println("jobA finished")
   }
   jobA.join()
   println("main finished")
}

结果：
jobA finished
main finished

我们在主协程（主线程的协程）中，手动调用jobA的join方法，那么主线程就会阻塞，直到jobA执行完毕。这个和我们的多线程操作是一样的，主线程等待A线程执行完后再往后执行

例子3：

fun `test context life3`() = runBlocking {
   launch {
       delay(100)
       println("jobA finished")
   }
   println("main finished")
}

结果：
main finished
jobA finished

这回我们没有构建新的协程作用域，而是在根协程中直接使用子协程的方式，当然了，协程的上下文继承关系，使得我们的主协程等待子协程执行完毕后才结束生命

例子4：

fun `test context life4`() = runBlocking {
   launch(Dispatchers.IO + CoroutineName("jobA")) {
       delay(100)
       println("${coroutineContext[CoroutineName]}  finished")
   }
   println("main finished")
}

结果：
main finished
CoroutineName(jobA) finished

即使我们指定了子协程的调度器和协程名，也不会影响协程上下文继承关系，主协程还是会等待子协程执行完毕后才结束生命

如果你已经完全理解了，那么就可以知道以上例子使用async启动也是一样的效果

二、协程的异常传递

1.协程的异常传播

协程的异常传播也是遵循了协程上下文的机制，除了取消异常（CancellationException）外，当一个协程有了异常，如果没有主动捕获异常，那么异常会向上传播，直到根协程，子协程的异常都会导致根协程退出，自然其他子协程也会退出

例子1：

fun `test coroutineScope exception1`() = runBlocking {
   val job1 = launch {
       delay(2000)
       println("job finished")
   }
   val job2 = launch {
       delay(1000)
       println("job2 finished")
       throw IllegalArgumentException()
   }
   delay(3000)
   println("finished")
}

结果：

job2 finished
Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException
    at com.aruba.mykotlinapplication.coroutine.ExceptionTestKt$test coroutineScope exception1$1$job2$1.invokeSuspend(exceptionTest.kt:46)
    at kotlin.coroutines.jvm.internal.BaseContinuationImpl.resumeWith(ContinuationImpl.kt:33)
    at kotlinx.coroutines.ResumeModeKt.resumeMode(ResumeMode.kt:67)
    at kotlinx.coroutines.DispatchedKt.resume(Dispatched.kt:309)
    at kotlinx.coroutines.DispatchedKt.dispatch(Dispatched.kt:298)
    at kotlinx.coroutines.CancellableContinuationImpl.dispatchResume(CancellableContinuationImpl.kt:250)
    at kotlinx.coroutines.CancellableContinuationImpl.resumeImpl(CancellableContinuationImpl.kt:260)
    at kotlinx.coroutines.CancellableContinuationImpl.resumeUndispatched(CancellableContinuationImpl.kt:332)
    at kotlinx.coroutines.EventLoopImplBase$DelayedResumeTask.run(EventLoop.kt:298)
    at kotlinx.coroutines.EventLoopImplBase.processNextEvent(EventLoop.kt:116)
    at kotlinx.coroutines.BlockingCoroutine.joinBlocking(Builders.kt:80)
    at kotlinx.coroutines.BuildersKt__BuildersKt.runBlocking(Builders.kt:54)
    at kotlinx.coroutines.BuildersKt.runBlocking(Unknown Source)
    at kotlinx.coroutines.BuildersKt__BuildersKt.runBlocking$default(Builders.kt:36)
    at kotlinx.coroutines.BuildersKt.runBlocking$default(Unknown Source)
    at com.aruba.mykotlinapplication.coroutine.ExceptionTestKt.test coroutineScope exception1(exceptionTest.kt:37)
    at com.aruba.mykotlinapplication.coroutine.ExceptionTestKt.main(exceptionTest.kt:54)
    at com.aruba.mykotlinapplication.coroutine.ExceptionTestKt.main(exceptionTest.kt)

Process finished with exit code 1

job2 1000ms后就发生了异常，导致job1和父协程都直接退出

2.不同上下文（没有继承关系）之间协程异常会怎么样？

例子1：

fun `test coroutineScope exception2`() = runBlocking {
   val job1 = launch {
       delay(2000)
       println("job finished")
   }
   val job2 = CoroutineScope(Dispatchers.IO).launch{
       delay(1000)
       println("job2 finished")
       throw IllegalArgumentException()
       println("new CoroutineScope finished")
   }
   delay(3000)
   println("finished")
}

结果：

job2 finished
Exception in thread "DefaultDispatcher-worker-2" java.lang.IllegalArgumentException
    at com.aruba.mykotlinapplication.coroutine.ExceptionTestKt$test coroutineScope exception1$1$job2$1.invokeSuspend(exceptionTest.kt:46)
    at kotlin.coroutines.jvm.internal.BaseContinuationImpl.resumeWith(ContinuationImpl.kt:33)
    at kotlinx.coroutines.DispatchedTask.run(Dispatched.kt:238)
    at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler.runSafely(CoroutineScheduler.kt:594)
    at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler.access$runSafely(CoroutineScheduler.kt:60)
    at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler$Worker.run(CoroutineScheduler.kt:742)
job finished
finished

Process finished with exit code 0

可以看出不同根协程的协程之间，异常并不会自动传递，我们的主线程上下文协程正常执行

再看例子2：

fun `test coroutineScope exception3`() = runBlocking {
   val job1 = launch {
       delay(2000)
       println("job finished")
   }
   val job2 = CoroutineScope(Dispatchers.IO).async{
       delay(1000)
       println("job2 finished")
       throw IllegalArgumentException()
       println("new CoroutineScope finished")
   }
   delay(3000)
   println("finished")
}

结果：
job2 finished
job finished
finished

和例子1的唯一区别是，使用了全新上下文的协程使用了async启动，哈哈，这就奇怪了，为什么会这样？

3.向用户暴露异常

还记得async启动的协程返回的是一个Deferred么，它可以使用await函数，来获取协程运行结果。那么试想一下，如果我就是想要一个协程执行完返回一个异常呢？

所以async中的异常会作为返回值，返回给调用await函数

fun `test coroutineScope exception4`() = runBlocking {
   val job1 = launch {
       delay(2000)
       println("job finished")
   }
   val job2 = CoroutineScope(Dispatchers.IO).async{
       delay(1000)
       println("job2 finished")
       throw IllegalArgumentException()
       println("new CoroutineScope finished")
   }
   job2.await()
   delay(3000)
   println("finished")
}

结果：

job2 finished
Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException
    at com.aruba.mykotlinapplication.coroutine.ExceptionTestKt$test coroutineScope exception4$1$job2$1.invokeSuspend(exceptionTest.kt:96)
    at kotlin.coroutines.jvm.internal.BaseContinuationImpl.resumeWith(ContinuationImpl.kt:33)
    at kotlinx.coroutines.DispatchedTask.run(Dispatched.kt:238)
    at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler.runSafely(CoroutineScheduler.kt:594)
    at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler.access$runSafely(CoroutineScheduler.kt:60)
    at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler$Worker.run(CoroutineScheduler.kt:742)

Process finished with exit code 1

await的时候出现异常了，当然会导致协程退出，我们可以在await的时候捕获下这个异常，就不会影响主线程上下文的协程运行了

fun `test coroutineScope exception4`() = runBlocking {
   val job1 = launch {
       delay(2000)
       println("job finished")
   }
   val job2 = CoroutineScope(Dispatchers.IO).async {
       delay(1000)
       println("job2 finished")
       throw IllegalArgumentException()
       println("new CoroutineScope finished")
   }
   try {
       job2.await()
   } catch (e: Exception) {
       e.printStackTrace()
   }
   delay(3000)
   println("finished")
}

结果：

job2 finished
java.lang.IllegalArgumentException
    at com.aruba.mykotlinapplication.coroutine.ExceptionTestKt$test coroutineScope exception4$1$job2$1.invokeSuspend(exceptionTest.kt:96)
    at kotlin.coroutines.jvm.internal.BaseContinuationImpl.resumeWith(ContinuationImpl.kt:33)
    at kotlinx.coroutines.DispatchedTask.run(Dispatched.kt:238)
    at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler.runSafely(CoroutineScheduler.kt:594)
    at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler.access$runSafely(CoroutineScheduler.kt:60)
    at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler$Worker.run(CoroutineScheduler.kt:742)
job finished
finished

Process finished with exit code 0

值得注意的是，同一继承关系下的协程使用await并无法捕获异常，还是会遵循第一条，导致整个协程生命周期结束

fun `test coroutineScope exception5`() = runBlocking {
   val job2 = CoroutineScope(Dispatchers.IO).launch {
       val job1 = launch {
           delay(2000)
           println("job finished")
       }
       val job3 = async {
           delay(1000)
           println("job3 finished")
           throw IllegalArgumentException()
       }
       try {
           job3.await()
       } catch (e: Exception) {
           e.printStackTrace()
       }
       delay(2000)
       println("job2 finished")
   }
   job2.join()
   println("finished")
}

结果：

job3 finished
java.lang.IllegalArgumentException
    at com.aruba.mykotlinapplication.coroutine.ExceptionTestKt$test coroutineScope exception5$1$job2$1$job3$1.invokeSuspend(exceptionTest.kt:119)
    at kotlin.coroutines.jvm.internal.BaseContinuationImpl.resumeWith(ContinuationImpl.kt:33)
    at kotlinx.coroutines.DispatchedTask.run(Dispatched.kt:238)
    at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler.runSafely(CoroutineScheduler.kt:594)
    at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler.access$runSafely(CoroutineScheduler.kt:60)
    at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler$Worker.run(CoroutineScheduler.kt:742)
Exception in thread "DefaultDispatcher-worker-1" java.lang.IllegalArgumentException
    at com.aruba.mykotlinapplication.coroutine.ExceptionTestKt$test coroutineScope exception5$1$job2$1$job3$1.invokeSuspend(exceptionTest.kt:119)
    at kotlin.coroutines.jvm.internal.BaseContinuationImpl.resumeWith(ContinuationImpl.kt:33)
    at kotlinx.coroutines.DispatchedTask.run(Dispatched.kt:238)
    at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler.runSafely(CoroutineScheduler.kt:594)
    at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler.access$runSafely(CoroutineScheduler.kt:60)
    at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler$Worker.run(CoroutineScheduler.kt:742)
finished

Process finished with exit code 0

可以发现job3.await()的try catch并没有生效，所以向用户暴露异常只适用于不同上下文（没有继承关系）的协程

三、协程的异常处理

使用SupervisorJob

如果想要一个协程出现异常后，不影响其继承关系中的其他协程，可以使用SupervisorJob

fun `test SupervisorJob exception`() = runBlocking {
   val job1 = launch {
       delay(2000)
       println("job finished")
   }
   val job2 = async(SupervisorJob()) {
       delay(1000)
       println("job2 finished")
       throw IllegalArgumentException()
   }
   delay(3000)
   println("finished")
}

结果：
job2 finished
job finished
finished

可以看到，job2的异常并没有影响其他继承关系的协程的执行

SupervisorScope，这个我们前面已经用过了，就不重复介绍了

异常捕获器CoroutineExceptionHandler

协程上下文的4项之一，可以用CrashHandler理解，不过它并不能阻止协程的退出，只能够获取异常的信息

它使用有两个条件：

1.异常是自动抛出异常（launch）

2.实例化CoroutineScope的时候指定异常捕获器 或者 在一个根协程中

例子1：

fun `test SupervisorHandler exception1`() = runBlocking {
   val handler = CoroutineExceptionHandler { _, throwable ->
       println("caught: $throwable")
   }
   val scope = CoroutineScope(handler)
   val job1 = scope.launch {
       val job2 = launch {
           delay(1000)
           println("job2 finished")
           throw IllegalArgumentException()
       }
       delay(2000)
       println("job finished")
   }
   delay(4000)
   println("finished")
}

结果：
job2 finished
caught: java.lang.IllegalArgumentException
finished

job2抛出了异常，被捕获到了，但是scope的其他协程随之生命周期也都结束了

例子2：

fun `test SupervisorHandler exception2`() = runBlocking {
   val handler = CoroutineExceptionHandler { _, throwable ->
       println("caught: $throwable")
   }
   val scope = CoroutineScope(Dispatchers.Default)
   val job1 = scope.launch(handler) {
       val job2 = launch {
           delay(1000)
           println("job2 finished")
           throw IllegalArgumentException()
       }
       delay(2000)
       println("job finished")
   }
   delay(4000)
   println("finished")
}

结果：
job2 finished
caught: java.lang.IllegalArgumentException
finished

和例子1相同，因为我们handler指定在了根协程

例子3：

fun `test SupervisorHandler exception3`() = runBlocking {
   val handler = CoroutineExceptionHandler { _, throwable ->
       println("caught: $throwable")
   }
   val scope = CoroutineScope(Dispatchers.Default)
   val job1 = scope.launch {
       val job2 = launch(handler) {
           delay(1000)
           println("job2 finished")
           throw IllegalArgumentException()
       }
       delay(2000)
       println("job finished")
   }
   delay(4000)
   println("finished")
}

结果：

job2 finished
Exception in thread "DefaultDispatcher-worker-4" java.lang.IllegalArgumentException
    at com.aruba.mykotlinapplication.coroutine.ExceptionTestKt$test SupervisorHandler exception$1$job1$1$job2$1.invokeSuspend(exceptionTest.kt:161)
    at kotlin.coroutines.jvm.internal.BaseContinuationImpl.resumeWith(ContinuationImpl.kt:33)
    at kotlinx.coroutines.DispatchedTask.run(Dispatched.kt:238)
    at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler.runSafely(CoroutineScheduler.kt:594)
    at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler.access$runSafely(CoroutineScheduler.kt:60)
    at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler$Worker.run(CoroutineScheduler.kt:742)
finished

Process finished with exit code 0

handler不是在根协程中，不能捕获

如果一个子协程会抛出异常，那么对它进行等待时（join或await），包裹一层try catch 会出现意料之外的事

例子4：

fun `test SupervisorHandler exception4`() = runBlocking {
   val handler = CoroutineExceptionHandler { _, throwable ->
       println("caught: $throwable")
   }
   val scope = CoroutineScope(Dispatchers.Default)
   val job1 = scope.launch(handler) {
       val job2 = launch {
           delay(1000)
           println("job2 finished")
           throw IllegalArgumentException()
       }
       try {
           job2.join()
       }catch (e:Exception){
       }
//        val job3 = scope.launch {
//            println("job3 finished")
//        }
       println("job delay")
       delay(2000)
       for(i in 0..10){
           println(i)
       }
       println("job finished")
   }
   delay(4000)
   println("finished")
}

结果：
job2 finished
job delay
caught: java.lang.IllegalArgumentException
finished

如果把scope根协程中的delay函数注释掉，会怎么样呢？

fun `test SupervisorHandler exception4`() = runBlocking {
   val handler = CoroutineExceptionHandler { _, throwable ->
       println("caught: $throwable")
   }
   val scope = CoroutineScope(Dispatchers.Default)
   val job1 = scope.launch(handler) {
       val job2 = launch {
           delay(1000)
           println("job2 finished")
           throw IllegalArgumentException()
       }
       try {
           job2.join()
       }catch (e:Exception){
       }
//        val job3 = scope.launch {
//            println("job3 finished")
//        }
       println("job delay")
//        delay(2000)
       for(i in 0..10){
           println(i)
       }
       println("job finished")
   }
   delay(4000)
   println("finished")
}

结果：
job2 finished
job delay
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
job finished
caught: java.lang.IllegalArgumentException

如果不包裹try catch 那么println("job delay")都不会执行

由例子4和例子5，我们可以推断，如果子协程有异常发生了，我们在等待时捕获异常后，根协程执行了挂起函数，那么它会直接中断，不执行挂起函数以下的代码，如果没有挂起函数，那么后面的代码还是会执行

为了加强验证这点，我们使用Thread.sleep(2000)替换delay函数测试下：

fun `test SupervisorHandler exception4`() = runBlocking {
   val handler = CoroutineExceptionHandler { _, throwable ->
       println("caught: $throwable")
   }
   val scope = CoroutineScope(Dispatchers.Default)
   val job1 = scope.launch(handler) {
       val job2 = launch {
           delay(1000)
           println("job2 finished")
           throw IllegalArgumentException()
       }
       try {
           job2.join()
       }catch (e:Exception){
       }
//        val job3 = scope.launch {
//            println("job3 finished")
//        }
       println("job delay")
//        delay(2000)
       Thread.sleep(2000)
       for(i in 0..10){
           println(i)
       }
       println("job finished")
   }
   delay(4000)
   println("finished")
}

结果还是和例子5一样：
job2 finished
job delay
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
job finished
caught: java.lang.IllegalArgumentException
finished

Process finished with exit code 0

其实出现这个情况，和我们之前取消协程是一样的，出现异常后会开始取消协程，但是CPU密集型的代码还会执行，但是遇到挂起函数就会抛一个CancellationException，导致协程结束运行，如果我们在挂起函数加上try catch打印，那么我们就可以看到CancellationException了

例子6，把job3的注释放开：

fun `test SupervisorHandler exception4`() = runBlocking {
   val handler = CoroutineExceptionHandler { _, throwable ->
       println("caught: $throwable")
   }
   val scope = CoroutineScope(Dispatchers.Default)
   val job1 = scope.launch(handler) {
       val job2 = launch {
           delay(1000)
           println("job2 finished")
           throw IllegalArgumentException()
       }
       try {
           job2.join()
       }catch (e:Exception){
       }
       val job3 = scope.launch {
           println("job3 finished")
       }
       println("job delay")
       delay(2000)
//        Thread.sleep(2000)
       for(i in 0..10){
           println(i)
       }
       println("job finished")
   }
   delay(4000)
   println("finished")
}

结果：

job2 finished
job delay
caught: java.lang.IllegalArgumentException
Exception in thread "DefaultDispatcher-worker-1" java.lang.IllegalArgumentException
    at com.aruba.mykotlinapplication.coroutine.ExceptionTestKt$test SupervisorHandler exception4$1$job1$1$job2$1.invokeSuspend(exceptionTest.kt:227)
    at kotlin.coroutines.jvm.internal.BaseContinuationImpl.resumeWith(ContinuationImpl.kt:33)
    at kotlinx.coroutines.DispatchedTask.run(Dispatched.kt:238)
    at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler.runSafely(CoroutineScheduler.kt:594)
    at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler.access$runSafely(CoroutineScheduler.kt:60)
    at kotlinx.coroutines.scheduling.CoroutineScheduler$Worker.run(CoroutineScheduler.kt:742)
finished

Process finished with exit code 0

显然有异常没有被捕获，很明显这个异常是调用job3时输出的，由此又可以推断出，如果在等待任务结束时，任务出现异常并且手动捕获异常后，再启动子协程时，也会抛出异常，并且不可捕获
注意：新版本kotlin已修复这个bug，不会抛出异常了

Android中全局异常的处理

最后，感谢动脑学院Jason老师出的kotlin协程教程，得到了很多理解和启发

来源：https://www.jianshu.com/p/a933a2d980c7