【协程】LifecycleScope源码解析-CFANZ编程社区

前言

使用协程，相信很多同学已经信手拈来了，但是也有很多同学是不知道LifecycleScope的。

LifecycleScope，顾名思义，具有生命周期的协程。
它是LifecycleOwner生命周期所有者的扩展属性，与LifecycleOwner生命周期绑定，并会在LifecycleOwner生命周期destroyed的时候取消掉。

推荐理由：

自动取消，不会造成内存泄漏，可以替代MainScope。
可以基于指定的生命周期执行。

后面会重点介绍LifecycleScope是怎么做到的。

使用

引入

协程：

implementation 'org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-core:1.5.0'
implementation 'org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-android:1.5.0'

Lifecycle：

implementation("androidx.lifecycle:lifecycle-runtime-ktx:2.3.1")

LifecycleScope虽然是协程，但属于Lifecycle中的扩展属性。

示例：

lifecycleScope默认主线程，可以通过withContext来指定线程。

lifecycleScope.launch {
    // do
    withContext(Dispatchers.IO) {
        // do
    }
}

// or

lifecycleScope.launch(Dispatchers.IO){
    // do
}

// or

lifecycleScope.launch {
    whenResumed {
        // do
    }
}

// or

lifecycleScope.launchWhenResumed {
    // do
}

whenResumed和launchWhenResumed执行时机一样，区别在于：

whenResumed 可以有返回结果
launchWhenResumed 返回的是Job对象

共有三个对应生命周期的扩展函数：

whenCreated
whenStarted
whenResumed

使用非常简单，关键在于它是怎么保证不会内存泄露的，又是怎么知道在某个生命周期的时候去执行协程的？

源码分析

1、如何保证不会内存泄漏的

先看lifecycleScope源码：

val LifecycleOwner.lifecycleScope: LifecycleCoroutineScope
    get() = lifecycle.coroutineScope

继承自LifecycleCoroutineScope，而LifecycleCoroutineScope是CoroutineScope的子类（协程层级关系）。

get()返回lifecycle.coroutineScope

这里有一个源码小技巧，当继承对象与返回对象不一致时，那么返回对象多半为继承对象的子类。

继续看lifecycle.coroutineScope：

public val Lifecycle.coroutineScope: LifecycleCoroutineScope
    get() {
        while (true) {
            val existing = mInternalScopeRef.get() as LifecycleCoroutineScopeImpl?
            if (existing != null) {
                return existing
            }
            val newScope = LifecycleCoroutineScopeImpl(
                this,
                SupervisorJob() + Dispatchers.Main.immediate
            )
            if (mInternalScopeRef.compareAndSet(null, newScope)) {
                newScope.register()
                return newScope
            }
        }
    }

果不其然，也是继承LifecycleCoroutineScope。
关键在于，通过LifecycleCoroutineScopeImpl创建了协程，默认主线程，随后又调用了newScope.register()

继续看LifecycleCoroutineScopeImpl：

internal class LifecycleCoroutineScopeImpl(
    override val lifecycle: Lifecycle,
    override val coroutineContext: CoroutineContext
) : LifecycleCoroutineScope(), LifecycleEventObserver {
    //...

    fun register() {
        launch(Dispatchers.Main.immediate) {
            if (lifecycle.currentState >= Lifecycle.State.INITIALIZED) {
                lifecycle.addObserver(this@LifecycleCoroutineScopeImpl)
            } else {
                coroutineContext.cancel()
            }
        }
    }

    override fun onStateChanged(source: LifecycleOwner, event: Lifecycle.Event) {
        if (lifecycle.currentState <= Lifecycle.State.DESTROYED) {
            lifecycle.removeObserver(this)
            coroutineContext.cancel()
        }
    }
}

在register()方法中添加了LifecycleEventObserver接口的监听，LifecycleEventObserver会在onStateChanged方法中派发当前生命周期，关键来了，在onStateChanged回调中，判断当前生命周期是destroyed的时候，移除监听，并取消协程。

至此，相信大部分同学都明白了为什么不会造成内存泄露了，因为在页面destroyed的时候，协程会取消，并不会继续执行，而MainScope是需要手动取消的，否则会有内存泄露的风险。

插曲，我们进一步思考，在其他的开发场景中，也可以学习源码通过添加LifecycleEventObserver监听的方式，做回收清理操作，来避免内存泄漏。

author：yechaoa

2、如何知道在某个生命周期去执行协程

以lifecycleScope.launchWhenResumed为例，一探究竟。

fun launchWhenResumed(block: suspend CoroutineScope.() -> Unit): Job = launch {
    lifecycle.whenResumed(block)
}

调用whenResumed：

suspend fun <T> Lifecycle.whenResumed(block: suspend CoroutineScope.() -> T): T {
    return whenStateAtLeast(Lifecycle.State.RESUMED, block)
}

接着调用whenStateAtLeast，并传入一个具体生命周期状态作为标识。

继续看whenStateAtLeast：

suspend fun <T> Lifecycle.whenStateAtLeast(
    minState: Lifecycle.State,
    block: suspend CoroutineScope.() -> T
) = withContext(Dispatchers.Main.immediate) {
    val job = coroutineContext[Job] ?: error("when[State] methods should have a parent job")
    val dispatcher = PausingDispatcher()
    val controller =
        LifecycleController(this@whenStateAtLeast, minState, dispatcher.dispatchQueue, job)
    try {
        withContext(dispatcher, block)
    } finally {
        controller.finish()
    }
}

这里创建了LifecycleController，并向下传入接收的具体状态，同时还有一个调度队列dispatcher.dispatchQueue。

接着看LifecycleController：

@MainThread
internal class LifecycleController(
    private val lifecycle: Lifecycle,
    private val minState: Lifecycle.State,
    private val dispatchQueue: DispatchQueue,
    parentJob: Job
) {
    private val observer = LifecycleEventObserver { source, _ ->
        if (source.lifecycle.currentState == Lifecycle.State.DESTROYED) {
            // cancel job before resuming remaining coroutines so that they run in cancelled
            // state
            handleDestroy(parentJob)
        } else if (source.lifecycle.currentState < minState) {
            dispatchQueue.pause()
        } else {
            dispatchQueue.resume()
        }
    }

    init {
        // If Lifecycle is already destroyed (e.g. developer leaked the lifecycle), we won't get
        // an event callback so we need to check for it before registering
        // see: b/128749497 for details.
        if (lifecycle.currentState == Lifecycle.State.DESTROYED) {
            handleDestroy(parentJob)
        } else {
            lifecycle.addObserver(observer)
        }
    }
    //...
}

在init初始化的时候，添加LifecycleEventObserver监听（又是一个使用案例，不过这里用的是lambda写法）。

在回调中，对生命周期进行了判断，当大于当前状态的时候，也就是生命周期执行到当前状态的时候，会调用dispatchQueue.resume()执行队列，也就是协程开始执行。

dispatchQueue.resume：

@MainThread
    fun resume() {
        if (!paused) {
            return
        }
        check(!finished) {
            "Cannot resume a finished dispatcher"
        }
        paused = false
        drainQueue()
    }
    
    //...

    @MainThread
    fun drainQueue() {
        if (isDraining) {
            // Block re-entrant calls to avoid deep stacks
            return
        }
        try {
            isDraining = true
            while (queue.isNotEmpty()) {
                if (!canRun()) {
                    break
                }
                queue.poll()?.run()
            }
        } finally {
            isDraining = false
        }
    }

关于怎么获取到当前生命周期状态的，就涉及到Lifecycle相关的知识了，简而言之，不管是Activity还是Fragment，都是LifecycleOwner，其实是父类实现的，比如ComponentActivity。
在父类中通过ReportFragment或ActivityLifecycleCallbacks接口来派发当前生命周期状态，具体使用哪种派发方式要看Api等级是否在29（10.0）及以上，及则后者。

验证分析

验证一下我们的分析是否正确。

代码简单测试：

class MainActivity : AppCompatActivity() {
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)

        Log.i("tag","onCreate")

        lifecycleScope.launchWhenResumed {
            Log.i("tag","launchWhenResumed")
        }
    }

    override fun onResume() {
        super.onResume()
        Log.i("tag","onResume")
    }
}

同时对源码进行debug。

I/tag: onCreate
 I/tag: onResume
 I/tag: launchWhenResumed

通过打印，并结合断点执行顺序来看，以上分析是完全正确的。

总结

我们再来总结一下lifecycleScope协程执行时机的流程。

调用lifecycleScope，返回lifecycle.coroutineScope；
在coroutineScope中通过LifecycleCoroutineScopeImpl创建了协程，并调用了register()方法添加了对生命周期的监听，这个监听其实是为了在生命周期destroyed的时候取消协程；
随后才是调用具体执行状态的代码，比如launchWhenResumed；
然后调用whenStateAtLeast，并传入协程具体要执行的状态，比如Lifecycle.State.RESUMED；
在whenStateAtLeast中创建了LifecycleController，并向下传入具体执行状态，和一个队列；
在LifecycleController初始化的时候，也添加了对生命周期的监听LifecycleEventObserver，在回调中，通过当前生命周期的状态与具体要执行状态的判断，来决定是否执行协程队列，满足条件，即执行。

以上，就是lifecycleScope的使用，以及执行流程的具体分析。