为什么kotlin协程叫异步？答案

【问题标题】：Why are kotlin coroutines called asynchronous?为什么kotlin协程叫异步？
【发布时间】：2021-11-12 06:49:25
【问题描述】：

Jetbrains 在每篇关于 kotlin 的文章中都谈到了异步编程。但我不明白为什么它们被称为异步？据我了解 kotlin 协程 - 这是一个具有预初始化线程池的状态机。我们有一个工作线程池和一个 io 线程池。对我来说，这只是一个多线程编程。如果我们向协程发送阻塞代码，线程将被阻塞。如果我们使用异步方法（来自默认协程库），它会给我们一种异步工作的错觉，但这只不过是将“作业”发送到另一个线程。

另一个问题，如果我们将异步 io 与协程一起使用。但这是 IO API 异步，而不是 kotlin 协程。与其他语言相比，Java 没有好的 io async api（可能是错误的）。据我所知，.NET 已经重建了他们的异步 api（作为 IOCP）以使用 C# 任务，并且.NET 有专用的线程池来等待应用程序的所有 io，因此一个线程可以处理许多 IO 操作。但是 kotlin 协程没有集成到 java nio 中，当我们从协程（有或没有 Dispatcher.IO）调用 nio 时，我们只是要求一个线程等待来自 nio 的数据。 Java NIO 有自己的用于 epoll 或 iocp 的线程池，因此使用 kotlin 协程时，当要求 Dispatcher.IO 给我们一个线程来等待 NIO 的结果时，我们会产生开销，然后 NIO 实现会创建自己的线程（池）来等待数据从插座。我们现在有两个等待，而不是一个线程（池）。

所以协程只是让我们以一种简单的方式将作业发送到另一个线程。如果您的 api 没有使用 kotlin 协程以异步方式实现，则您不能同时使用一个线程执行多项操作。

【问题讨论】：

你真的在这里提出了很多不同的问题——最好在 Kotlin 论坛上讨论这个问题。一般来说，协程让你在执行过程中等待而不阻塞任何线程。是的，如果您使用协程执行阻塞 IO，那么您需要阻塞一些 IO 线程。但是，如果您挂起而不是阻塞，那么不，您不会阻塞任何线程。关于命名，我不会将协程称为异步。事实上，主要目标之一是获得异步编程的性能，但没有异步回调地狱。挂起函数是同步的。
关于 NIO：从未尝试过，但用协程/挂起函数包装异步通道应该是可能的并且非常容易。这样我们可以例如执行 10 个并行 IO 操作，每个操作都将是传统的“阻塞”（实际上是挂起）read()/write() 函数，我们将仅使用单个线程（或更多，无论我们喜欢什么）来执行此操作。 NIO 可能会产生一些内部线程，但我想它会使用其中的一些，它不会创建 10 个线程。这样我们就有 2-4 个线程来处理所有 10 个并行连接。但是再一次 - 我自己没有尝试过。
对您的问题的简单回答是，他们没有像您期望的那样使用异步一词的狭义定义。
我不确定我是否理解正确。是的，如果您的代码主要阻塞 IO，那么在协程中运行它不会给您带来任何（？）性能优势。它不会神奇地使阻塞 IO 变为非阻塞——它只会产生线程。但是，如果您使用协程包装异步 IO，如果您使用为您执行此操作的库，或者您等待 IO 以外的其他东西，例如另一个任务，一些延迟等，那么您可以在不浪费线程的情况下执行此操作，并且仍然保持代码的同步性质。我认为这就是协程的主要内容。
是的，我认为我们在这里错过了一个体面的暂停 IO 库。它可能不会成为标准库的一部分，因为 Kotlin 的 stdlib 必须作为库包含在应用程序中，因此它应该保持苗条。 JetBrains 似乎在做这样的事情 (github.com/Kotlin/kotlinx-io)，但它远未准备好。现在我们有其他很好的解决方案，比如Ktor web 框架，它可以完成我所描述的，但适用于 web 应用程序。我们也有一些带有挂起 API 的 3rd 方库，但挂起 API 本身并不能保证线程/资源的最佳使用。

标签： java multithreading kotlin asynchronous

【解决方案1】：

他们谈论异步编程是因为协程（but not limited to）主要作为库出售，以使异步编程更容易（主观）。但是正如您正确指出的那样，协程本身没有任何异步。如果您在协程中执行阻塞代码，它将阻塞底层线程。

但是要理解的一点是，协程只有在与挂起函数结合使用时才真正具有优势，其中线程除了等待结果（回调）之外什么都不做。因此，您可以使用同一个线程再进行十次这样的调用，而不是等待。另一个主要优点是使用协程编写的异步代码更容易编写和维护。例如，以下是使用回调的异步调用

fun callAPI(){
    getToken{ token ->
        auth(token){ authResult ->
            doSomething(authResult){ finalResult ->
               // use final result
            }
        }
    }
}

这可以简化为使用协程和挂起函数来跟踪

fun callAPI() = scope.launch(){
    val token = getToken()
    val authResult = auth(token)
    val finalResult = doSomething(authResult)
}

现在您可以使用协程来启动多个长时间运行的阻塞任务，但您不会看到任何优势。因为在这种情况下，协程只不过是线程之上的无用抽象。

【讨论】：

【解决方案2】：

我会尝试从不同的角度看待问题。协程基于挂起函数。挂起函数是异步的。

协程是状态机这一事实在此无关紧要。状态机可以转换为异步函数链，反之亦然。

不应将调度程序视为“线程池”，而应将它们视为反应器模式或事件循环。是的，您可以阻止事件循环。但是，这并不意味着事件循环不是异步的，或者您应该这样做。

只有在您不使用挂起函数的情况下，您所说的“异步作业的错觉”才是“错觉”。由于 Kotlin 代码的很大一部分是挂起的（流、Ktor 等），实际上，您的大部分代码实际上都是异步的。

Java 的 NIO 与 Kotlin 有不同的抽象：回调。可以使用suspendCancellableCoroutine 将这些转换为协程

最后一部分大多是错误的：

协程只是让我们以一种简单的方式将作业发送到另一个线程。如果您的 api 没有使用 kotlin 协程以异步方式实现，则您不能同时使用一个线程执行多项操作。

单个 Dispatcher 线程将在多个协程之间进行上下文切换，除非其中一个协程阻塞：不使用任何挂起函数并执行 IO 或 CPU 密集型任务。

【讨论】：