Kotlin协程启动createCoroutine及创建startCoroutine原理

createCoroutine 和 startCoroutine

协程到底是怎么创建和启动的？本篇文章带你揭晓。

在Continuation.kt文件中，有2个基础API，这里单独提出来说一下，方便后面我们理解launch。

public fun <T> (suspend () -> T).createCoroutine(
   completion: Continuation<T>
): Continuation<Unit> =
   SafeContinuation(createCoroutineUnintercepted(completion).intercepted(), COROUTINE_SUSPENDED)
public fun <T> (suspend () -> T).startCoroutine(
   completion: Continuation<T>
) {
   createCoroutineUnintercepted(completion).intercepted().resume(Unit)
}

createCoroutine和startCoroutine就是用来创建和启动协程的基础API，launch、async等在底层一定程度上都使用了该基础API，launch和async只不过是封装而已。所以，我们先掌握它们。

这2个函数看起来差别不大，一个调用了resume开始了协程，一个没有调用，需要外部去调用resume（createCoroutine会把Continuation返回出去）。

既然launch和async可以用它们来创建和启动协程，那我们是否可以直接用它们来创建和启动协程？那当然可以。这里我举个startCoroutine的例子，仔细看它的函数声明，它其实是个扩展函数，扩展的是(suspend () -> T)这种类型。

(suspend () -> T)：suspend函数+返回类型是T

它可以有2种写法：

//方式1-----------
val block = suspend {
   ...
   "云天明"
}
block.startCoroutine(continuation)
//方式2--------------
suspend fun getUserName(): String {
   ...
   return "云天明"
}
(::getUserName).startCoroutine(continuation)

一种是匿名的suspend函数，一种是正常的有名字的suspend函数。现在，我们简单写个demo来调一下startCoroutine。

startCoroutine调用

//StartCoroutine.kt
fun main() {
   val continuation = object : Continuation<String> {
       override val context: CoroutineContext
           get() = EmptyCoroutineContext
       override fun resumeWith(result: Result<String>) {
           println("结果: ${result.getOrNull()}")
       }
   }
   block.startCoroutine(continuation)
   Thread.sleep(3000L)
}
val block = suspend {
   println("start")
   delay(2000L)
   println("end")
   "DX3906"
}

调起非常简单，startCoroutine是(suspend () -> T)的扩展函数，且需要传递一个Continuation参数。我们先反编译看一下，长什么样子。

public final class StartCoroutineKt {
   //block那块被转换成了一个类StartCoroutineKt$block$1，这里创建好一个实例对象，待会儿可以直接使用
   private static final Function1<Continuation<? super String>, Object> block = new StartCoroutineKt$block$1((Continuation<? super StartCoroutineKt$block$1>) null);
   public static final void main() {
       //调用扩展函数，将block和continuation参数传入。  
       ContinuationKt.startCoroutine(block, new StartCoroutineKt$main$continuation$1());
       Thread.sleep(3000);
   }
   public static final Function1<Continuation<? super String>, Object> getBlock() {
       return block;
   }
}
//对应block那块
final class StartCoroutineKt$block$1 extends SuspendLambda implements Function1<Continuation<? super String>, Object> {
   int label;
   StartCoroutineKt$block$1(Continuation<? super StartCoroutineKt$block$1> continuation) {
       super(1, continuation);
   }
   //创建StartCoroutineKt$block$1实例
   public final Continuation<Unit> create(Continuation<?> continuation) {
       return new StartCoroutineKt$block$1(continuation);
   }
   public final Object invoke(Continuation<? super String> continuation) {
       //创建StartCoroutineKt$block$1实例并执行invokeSuspend
       return ((StartCoroutineKt$block$1) create(continuation)).invokeSuspend(Unit.INSTANCE);
   }
   public final Object invokeSuspend(Object $result) {
       Object coroutine_suspended = IntrinsicsKt.getCOROUTINE_SUSPENDED();
       //状态机
       switch (this.label) {
           case 0:
               //label一开始是0
               ResultKt.throwOnFailure($result);
               System.out.println("start");
               this.label = 1;
               //这里正常情况会返回COROUTINE_SUSPENDED，label已经改成1了，下次走case 1的逻辑
               if (DelayKt.delay(2000, this) != coroutine_suspended) {
                   break;
               } else {
                   return coroutine_suspended;
               }
           case 1:
               //label为1，没有return，继续走最后的结束语句
               ResultKt.throwOnFailure($result);
               break;
           default:
               throw new IllegalStateException("call to 'resume' before 'invoke' with coroutine");
       }
       //结束
       System.out.println("end");
       return "云天明";
   }
}
//对应Continuation那块
public final class StartCoroutineKt$main$continuation$1 implements Continuation<String> {
   StartCoroutineKt$main$continuation$1() {
   }
   public CoroutineContext getContext() {
       return EmptyCoroutineContext.INSTANCE;
   }
   public void resumeWith(Object result) {
       //输出结果
       StringBuilder sb = new StringBuilder();
       sb.append("结果: ");
       sb.append((String) (Result.m29isFailureimpl(result) ? null : result));
       System.out.println(sb.toString());
   }
}

还是比较清晰的，

• 首先object : Continuation<String> 是肯定会生成一个匿名内部类，在该类中，简单在resumeWith里面输出了一下结果

• block那块代码，也会生成一个匿名内部类。需要注意的是，它继承自SuspendLambda，这个没见过，待会儿分析，里面有几个方法：create、invoke、invokeSuspend。其中create是创建该类的实例，invoke是调用create方法并执行invokeSuspend，invokeSuspend里面是状态机相关的逻辑。

• main里面执行了ContinuationKt.startCoroutine(block, continuation)，调起了扩展方法（扩展方法的原理就是这样的）

反编译出来的代码大致结构我们是了解了，现在需要分析一下startCoroutine具体是怎么走的了，看它是怎么利用这些反编译出来的代码的。

createCoroutineUnintercepted

public fun <T> (suspend () -> T).startCoroutine(
   completion: Continuation<T>
) {
   createCoroutineUnintercepted(completion).intercepted().resume(Unit)
}
//这个函数是expect的，没有函数体
public expect fun <T> (suspend () -> T).createCoroutineUnintercepted(
   completion: Continuation<T>
): Continuation<Unit>

startCoroutine首先是调用了createCoroutineUnintercepted函数，而createCoroutineUnintercepted是expect的，它是一种声明。因为Kotlin是跨平台的，所以部分逻辑与平台相关，这个createCoroutineUnintercepted就是这种。

它没有函数体，我们只关心JVM平台，所以需要到JVM平台上找该函数的实现。在Kotlin源码地图文章中，我们提到协程源码，分为2个仓库，一个是Kotlin仓库，一个是Kotlin协程仓库。

这个createCoroutineUnintercepted是在Kotlin仓库中，具体位置是：

kotlin/libraries/stdlib/jvm/src/kotlin/coroutines/intrinsics/IntrinsicsJvm.kt

public actual fun <T> (suspend () -> T).createCoroutineUnintercepted(
   completion: Continuation<T>
): Continuation<Unit> {
   val probeCompletion = probeCoroutineCreated(completion)
   return if (this is BaseContinuationImpl)
       //走这里
       create(probeCompletion)
   else
       createCoroutineFromSuspendFunction(probeCompletion) {
           (this as Function1<Continuation<T>, Any?>).invoke(it)
       }
}

咦，createCoroutineUnintercepted居然也是(suspend () -> T)的扩展函数，所以if那里的this指的就是block，也就是StartCoroutineKt$block$1。它继承自SuspendLambda。

internal abstract class SuspendLambda(
   public override val arity: Int,
   completion: Continuation<Any?>?
) : ContinuationImpl(completion), FunctionBase<Any?>, SuspendFunction {
   constructor(arity: Int) : this(arity, null)
   public override fun toString(): String =
       if (completion == null)
           Reflection.renderLambdaToString(this) // this is lambda
       else
           super.toString() // this is continuation
}
internal abstract class ContinuationImpl(
   completion: Continuation<Any?>?,
   private val _context: CoroutineContext?
) : BaseContinuationImpl(completion) {
   ......
}
//BaseContinuationImpl实现了Continuation接口
internal abstract class BaseContinuationImpl(
   public val completion: Continuation<Any?>?
) : Continuation<Any?>, CoroutineStackFrame, Serializable {
   ...
}

SuspendLambda是ContinuationImpl的子类，而ContinuationImpl是BaseContinuationImpl的子类。所以上面的if (this is BaseContinuationImpl)判断是ok的，会走到create(probeCompletion)。

也就是StartCoroutineKt$block$1的create方法，在里面会创建StartCoroutineKt$block$1实例。

public final Continuation<Unit> create(Continuation<?> continuation) {
   return new StartCoroutineKt$block$1(continuation);
}

走到这里相当于startCoroutine中的createCoroutineUnintercepted(completion)这一步就走完了，它最终返回的是StartCoroutineKt$block$1的实例，也就是一个Continuation。它标志着协程被创建好了。再来看下intercepted是什么逻辑

intercepted

public fun <T> (suspend () -> T).startCoroutine(
   completion: Continuation<T>
) {
   createCoroutineUnintercepted(completion).intercepted().resume(Unit)
}
//好家伙，intercepted也是expect的
public expect fun <T> Continuation<T>.intercepted(): Continuation<T>

发现这里的intercepted扩展函数也是expect的，又得去kotlin仓库里面找jvm相关的实现。我找了下，路径在这里：

kotlin/libraries/stdlib/jvm/src/kotlin/coroutines/intrinsics/IntrinsicsJvm.kt

public actual fun <T> Continuation<T>.intercepted(): Continuation<T> =
   (this as? ContinuationImpl)?.intercepted() ?: this

intercepted是一个扩展函数，这里的this也就是前面createCoroutineUnintercepted(completion)创建出来的StartCoroutineKt$block$1实例，它本身是SuspendLambda的子类，而SuspendLambda就是ContinuationImpl的子类。

所以这里的as?会转换成功，转换出来的不是null。也就是说走到了ContinuationImpl的intercepted()

internal abstract class ContinuationImpl(
   completion: Continuation<Any?>?,
   private val _context: CoroutineContext?
) : BaseContinuationImpl(completion) {
   constructor(completion: Continuation<Any?>?) : this(completion, completion?.context)
   //这个context其实就是传入的Continuation中的context
   public override val context: CoroutineContext
       get() = _context!!
   @Transient
   private var intercepted: Continuation<Any?>? = null
   public fun intercepted(): Continuation<Any?> =
       intercepted
           ?: (context[ContinuationInterceptor]?.interceptContinuation(this) ?: this)
               .also { intercepted = it }
}
@Transient
private var intercepted: Continuation<Any?>? = null
public fun intercepted(): Continuation<Any?> =
       intercepted
           ?: (context[ContinuationInterceptor]?.interceptContinuation(this) ?: this)
               .also { intercepted = it }

第一次执行这里时intercepted是null，那么会从context中取ContinuationInterceptor，而context就是Continuation传入的context，我们传入的是EmptyCoroutineContext，取出来是null（ContinuationInterceptor会对Continuation进行拦截，然后将执行逻辑指派到对应的线程之上去，这块的逻辑后面再细说，就不详细展开了。）

所以这里intercepted()最终执行结果就是返回this，this也就是StartCoroutineKt$block$1（block函数生成的类）。

intercepted()走完后再回到startCoroutine：

public fun <T> (suspend () -> T).startCoroutine(
   completion: Continuation<T>
) {
   createCoroutineUnintercepted(completion).intercepted().resume(Unit)
}

resume

就差最后一个resume(Unit)了，前面createCoroutineUnintercepted(completion).intercepted()创建出来的是StartCoroutineKt$block$1实例，所以我们需要到这个类里面去找resume函数。

再提一下类的继承关系：

StartCoroutineKt$block$1 extends SuspendLambda implements Function1
internal abstract class SuspendLambda(
   public override val arity: Int,
   completion: Continuation<Any?>?
) : ContinuationImpl(completion), FunctionBase<Any?>, SuspendFunction
internal abstract class ContinuationImpl(
   completion: Continuation<Any?>?,
   private val _context: CoroutineContext?
) : BaseContinuationImpl(completion)
internal abstract class BaseContinuationImpl(
   public val completion: Continuation<Any?>?
) : Continuation<Any?>, CoroutineStackFrame, Serializable
public interface Continuation<in T> {
   public val context: CoroutineContext
   public fun resumeWith(result: Result<T>)
}

StartCoroutineKt$block$1中没有该resume函数，其父类SuspendLambda也没有该函数，再到SuspendLambda的父类ContinuationImpl中，发现也没有。再到ContinuationImpl的父类BaseContinuationImpl中，也没有该函数，只有一个resumeWith，奇了怪了。后来，我发现这个resume函数是一个扩展函数：

public inline fun <T> Continuation<T>.resume(value: T): Unit =
   resumeWith(Result.success(value))

而resume这个扩展函数最终是调用的resumeWith，resumeWidth的实现在BaseContinuationImpl中。

public final override fun resumeWith(result: Result<Any?>) {
   var current = this
   var param = result
   while (true) {
       probeCoroutineResumed(current)
       with(current) {
           val completion = completion!! // fail fast when trying to resume continuation without completion
           val outcome: Result<Any?> =
               try {
                   val outcome = invokeSuspend(param)
                   if (outcome === COROUTINE_SUSPENDED) return
                   Result.success(outcome)
               } catch (exception: Throwable) {
                   Result.failure(exception)
               }
           releaseIntercepted() // this state machine instance is terminating
           if (completion is BaseContinuationImpl) {
               current = completion
               param = outcome
           } else {
               //label等于1时走这里
               completion.resumeWith(outcome)
               return
           }
       }
   }
}

这个开了个while(true)循环，不断地执行invokeSuspend()，如果遇到invokeSuspend返回结果是COROUTINE_SUSPENDED则退出while(true)循环。

public final Object invokeSuspend(Object $result) {
   Object coroutine_suspended = IntrinsicsKt.getCOROUTINE_SUSPENDED();
   //状态机
   switch (this.label) {
       case 0:
           //label一开始是0
           ResultKt.throwOnFailure($result);
           System.out.println("start");
           this.label = 1;
           //这里正常情况会返回COROUTINE_SUSPENDED，label已经改成1了，下次走case 1的逻辑
           if (DelayKt.delay(2000, this) != coroutine_suspended) {
               break;
           } else {
               return coroutine_suspended;
           }
       case 1:
           //label为1，没有return，继续走最后的结束语句
           ResultKt.throwOnFailure($result);
           break;
       default:
           throw new IllegalStateException("call to 'resume' before 'invoke' with coroutine");
   }
   //结束
   System.out.println("end");
   return "云天明";
}

invokeSuspend实际上就是我们的demo中的StartCoroutineKt$block$1里的invokeSuspend函数。在demo中，这个invokeSuspend第一次的时候状态机那里，label是0，所以会随即走到DelayKt.delay(2000, this)，它是一个挂起函数，此时会拿到结果：COROUTINE_SUSPENDED。

resumeWith遇到COROUTINE_SUSPENDED就不会继续往下走了，等到delay执行完成之后，会回调这个resumeWith函数，再继续走invokeSuspend，此时label已经是1了，走到状态机逻辑那里，返回结果&ldquo;云天明&rdquo;。

这个结果会被resumeWidth的outcome接收住，resumeWidth中的这个completion其实就是我们demo中的StartCoroutineKt$main$continuation$1(实现Continuation<String>的那个类，是通过构造函数传进来的)，最终会走到completion.resumeWith(outcome)，也就是来到了输出结果的地方：println("结果: ${result.getOrNull()}")。整个流程就走完了。

来源：https://github.com/xfhy/Android-Notes/blob/master/Blogs/Kotlin/3.Kotlin