Kotlin 协程源码阅读笔记 —— Channel

Tans52024-01-03 15:56

Kotlin 协程源码阅读笔记 ------ Channel

在前面的文章中我介绍了 Flow，如果对 Flow 感兴趣的同学可以看看：Kotlin 协程源码阅读笔记 ------ Flow，本篇文章主要介绍 Channel，相对于 Flow 是一种冷流，而 Channel 的表现更加像一种热流，准备好了就开始今天的内容吧。

源码阅读基于 Kotlin 协程 1.8.0-RC2

Channel 的简单使用

我们通常是使用 Channel() 方法来创建一个 Channel 实例，其中有以下几个参数，我来简单描述一下它们：

  • capacity：Channel 的容量，当调用 send() 方法发送数据时，但是没有地方通过 receive() 方法来接收消费这个数据，那么就会占用这个容量。

  • onBufferOverflow：当 capacity 占用满了后，再调用 send() 方法的处理逻辑，主要包括以下几种：

    • SUSPEND: 将 send() 方法挂起，直到 capacity 容量可以用为止。
    • DROP_OLDEST: 丢弃最久的一条数据。
    • DROP_LATEST: 丢弃最新的一条数据。

  • onUndeliveredElement: 当 onBufferOverflow 为 DROP_OLDEST 或者 DROP_LATEST 时，丢弃数据时会回该对象；在 Channel 关闭后继续发送消息，也会回调该对象。

Channel 和 Flow 不同的是，它每次的 send() 方法只能有一个对应的 receive() 方法能够接收到这个数据，我这里写一个 demo：

Kotlin 复制代码 
        runBlocking(Dispatchers.Default) {
            val myChannel = Channel<Int>()
            launch {
                repeat(10) {
                    delay(100)
                    myChannel.send(it)
                    println("Send: $it")
                }
                myChannel.close()
                println("Send Finish")
            }

            launch {
                for (e in myChannel) {
                    delay(200)
                    println("Receive1: $e")
                }
                println("Receive1 Finish")
            }

            launch {
                for (e in myChannel) {
                    delay(200)
                    println("Receive2: $e")
                }
                println("Receive2 Finish")
            }
        }

最终的输出结果是：

text 复制代码 
Send: 0
Send: 1
Receive1: 0
Send: 2
Receive2: 1
Send: 3
Receive1: 2
Send: 4
Receive2: 3
Send: 5
Receive1: 4
Send: 6
Receive2: 5
Send: 7
Receive1: 6
Send: 8
Receive2: 7
Send: 9
Send Finish
Receive1: 8
Receive1 Finish
Receive2: 9
Receive2 Finish

我们发现由协程1和协程2它们交替来获取发送的数据。

我们再写一个 demo 来看看 Channel 丢弃数据的逻辑：

Kotlin 复制代码 
runBlocking(Dispatchers.Default) {
    val myChannel = Channel<Int>(capacity = 2, onBufferOverflow = BufferOverflow.DROP_OLDEST) {
        println("Send Drop: $it")
    }
    launch {
        repeat(10) {
            delay(100)
            myChannel.send(it)
            println("Send: $it")
        }
        myChannel.close()
        println("Send Finish")
    }

    launch {
        for (e in myChannel) {
            delay(300)
            println("Receive1: $e")
        }
        println("Receive1 Finish")
    }
}

首先发送方发送的速度比处理方的处理的速度要快，这里就会触发 BufferOverFlow 的逻辑，我设置的 Channel 容量是 2，超过容量后会丢弃最久的一条数据。

text 复制代码 
Send: 0
Send: 1
Send: 2
Receive1: 0
Send: 3
Send Drop: 2
Send: 4
Send Drop: 3
Send: 5
Receive1: 1
Send: 6
Send Drop: 5
Send: 7
Send Drop: 6
Send: 8
Receive1: 4
Send: 9
Send Finish
Receive1: 7
Receive1: 8
Receive1: 9
Receive1 Finish

相信到这里你也知道如何使用 Channel 了，它的使用本来也非常简单，那么后续就开始分析 Channel 的工作原理了。

Channel 工作原理

直接看看 Channel() 方法的实现：

Kotlin 复制代码 
public fun <E> Channel(
    capacity: Int = RENDEZVOUS,
    onBufferOverflow: BufferOverflow = BufferOverflow.SUSPEND,
    onUndeliveredElement: ((E) -> Unit)? = null
): Channel<E> =
    when (capacity) {
        RENDEZVOUS -> {
            if (onBufferOverflow == BufferOverflow.SUSPEND)
                BufferedChannel(RENDEZVOUS, onUndeliveredElement) // an efficient implementation of rendezvous channel
            else
                ConflatedBufferedChannel(1, onBufferOverflow, onUndeliveredElement) // support buffer overflow with buffered channel
        }
        CONFLATED -> {
            require(onBufferOverflow == BufferOverflow.SUSPEND) {
                "CONFLATED capacity cannot be used with non-default onBufferOverflow"
            }
            ConflatedBufferedChannel(1, BufferOverflow.DROP_OLDEST, onUndeliveredElement)
        }
        UNLIMITED -> BufferedChannel(UNLIMITED, onUndeliveredElement) // ignores onBufferOverflow: it has buffer, but it never overflows
        BUFFERED -> { // uses default capacity with SUSPEND
            if (onBufferOverflow == BufferOverflow.SUSPEND) BufferedChannel(CHANNEL_DEFAULT_CAPACITY, onUndeliveredElement)
            else ConflatedBufferedChannel(1, onBufferOverflow, onUndeliveredElement)
        }
        else -> {
            if (onBufferOverflow === BufferOverflow.SUSPEND) BufferedChannel(capacity, onUndeliveredElement)
            else ConflatedBufferedChannel(capacity, onBufferOverflow, onUndeliveredElement)
        }
    }

总的来说就是如果 BufferOverflow 是 SUSPEND 那么 Channel 的实现类就是 BufferedChannel；其他的情况就是 ConflatedBufferedChannel。所以我们的分析方向也是针对 BufferedChannel 和 ConflatedBufferedChannel 他们对 Channel 的实现。

BufferedChannel

首先看看它的构造函数：

Kotlin 复制代码 
init {
    @Suppress("LeakingThis")
    val firstSegment = ChannelSegment(id = 0, prev = null, channel = this, pointers = 3)
    sendSegment = atomic(firstSegment)
    receiveSegment = atomic(firstSegment)
    // If this channel is rendezvous or has unlimited capacity, the algorithm never
    // invokes the buffer expansion procedure, and the corresponding segment reference
    // points to a special `NULL_SEGMENT` one and never updates.
    @Suppress("UNCHECKED_CAST")
    bufferEndSegment = atomic(if (isRendezvousOrUnlimited) (NULL_SEGMENT as ChannelSegment<E>) else firstSegment)
}

首先构建一个 ChannelSegment，然后 sendSegment 和 receiveSegment 都是指向它，如果不是无限大的缓存 bufferEndSegment 也会指向这个 ChannelSegment。

我在讲 Mutex 的时候也有说到 Segment，他们的工作方式也都是类似的，如果感兴趣可以看看：Kotlin 协程源码阅读笔记 ------ Mutex。为了方便后续更好的理解源码我在这里先大体介绍一下 Segment 的工作方式，在 Segment 中可以存放 32 个（Mutex 中是 16 个）发送的数据和其对应的状态，当 Segment 已经满了后就会创建新的 Segment，而旧的 Segment 就会指向新的 Segment，Segment 与 Segment 之间是以链表的数据结构的方式建立连接。上面源码中的 sendSegment 指向下一次发送数据时的 Segment，receiveSegment 指向下一次接收数据对应的 Segment，bufferEndSegment 始终指向 Semgent 链表的最后一个数据。所以 sendSegment，receiveSegment 和 bufferEndSegment 他们都是指向同一个链表的不同的节点。

发送数据

Kotlin 复制代码 
override suspend fun send(element: E): Unit =
    sendImpl( // <-- this is an inline function
        element = element,
        // Do not create a continuation until it is required;
        // it is created later via [onNoWaiterSuspend], if needed.
        waiter = null,
        // Finish immediately if a rendezvous happens
        // or the element has been buffered.
        onRendezvousOrBuffered = {},
        // As no waiter is provided, suspension is impossible.
        onSuspend = { _, _ -> assert { false } },
        // According to the `send(e)` contract, we need to call
        // `onUndeliveredElement(..)` handler and throw an exception
        // if the channel is already closed.
        onClosed = { onClosedSend(element) },
        // When `send(e)` decides to suspend, the corresponding
        // `onNoWaiterSuspend` function that creates a continuation
        // is called. The tail-call optimization is applied here.
        onNoWaiterSuspend = { segm, i, elem, s -> sendOnNoWaiterSuspend(segm, i, elem, s) }
    )

这里发送数据调用的是 sendImpl() 方法，这里要注意它的参数 waiter 是传入的空，这是后续分析的一个关键逻辑；onRendezvousOrBuffered 参数表示当前调用不需要挂起时会回调，不过是一个空的实现；onNoWaiterSuspend 参数表示需要挂起时的回调；onClosed 参数表示 Channel 被关闭后的回调。其他的回调在 send() 方法中都不会触发。

我们继续看看 sendImpl() 方法的实现：

Kotlin 复制代码 
protected inline fun <R> sendImpl(
    element: E,
    waiter: Any?,
    onRendezvousOrBuffered: () -> R,
    onSuspend: (segm: ChannelSegment<E>, i: Int) -> R,
    onClosed: () -> R,
    onNoWaiterSuspend: (
        segm: ChannelSegment<E>,
        i: Int,
        element: E,
        s: Long
    ) -> R = { _, _, _, _ -> error("unexpected") }
): R {
    var segment = sendSegment.value
    while (true) {
        // 获取 Sender 的状态和序号
        val sendersAndCloseStatusCur = sendersAndCloseStatus.getAndIncrement()
        // Sender 的序号，它是每次调用 sendImpl() 方法都会加 1
        val s = sendersAndCloseStatusCur.sendersCounter
        // 获取当前 Sender 的状态 是否已经关闭
        val closed = sendersAndCloseStatusCur.isClosedForSend0
        
        // 获取对应 Segment 的 ID
        val id = s / SEGMENT_SIZE
        // 获取对应在 Segment 中的 Index
        val i = (s % SEGMENT_SIZE).toInt()
        if (segment.id != id) {
            // 如果 senderSegment 中的 id 和计算出来的 id 不一致，表示需要去查找或者创建正确的 Segment
            segment = findSegmentSend(id, segment) ?:
                if (closed) {
                    return onClosed()
                } else {
                    continue
                }
        }
        // 更新对应的 Segment 第 i 位置的元素和对应的状态。
        when (updateCellSend(segment, i, element, s, waiter, closed)) {
            // 表示有地方调用 receive() 方法，不需要挂起
            RESULT_RENDEZVOUS -> {
                segment.cleanPrev()
                return onRendezvousOrBuffered()
            }
            // 表示已经存储到 Buffer 中，不需要挂起
            RESULT_BUFFERED -> {
  
                return onRendezvousOrBuffered()
            }
            RESULT_SUSPEND -> {
                // ...
            }
            // Channel 已经关闭
            RESULT_CLOSED -> {
                
                if (s < receiversCounter) segment.cleanPrev()
                return onClosed()
            }
            // 失败
            RESULT_FAILED -> {
                
                segment.cleanPrev()
                continue
            }
            // 挂起
            RESULT_SUSPEND_NO_WAITER -> {
                
                return onNoWaiterSuspend(segment, i, element, s)
            }
        }
    }
}

我注释掉了一些当前流程不会执行的逻辑，我解释一下上面的代码：

  1. 首先获取 sender 的序号和其对应的状态，sendersAndCloseStatusCur 中保存了 sender 的序号和状态，它每次调用 sendImpl() 方法都会加 1，sendersAndCloseStatusCur 是用 Long 类型来保存序号和状态的，低 60 位用来保存序号，高 4 位用来保存状态。
  2. 通过 sender 的序号来计算 Segment 的 id 和对应当前的元素在 Segment 中的 index。
  3. 如果当前 sender 的 Segment 的 id 和计算出来的不一致，通过 findSegmentSend() 方法去查找或者创建一个新的 Segment。
  4. 通过 updateCellSend() 方法来更新对应的 Segment 第 i 位置的元素和对应的状态。在我们的逻辑中如果返回 RESULT_BUFFERED / RESULT_RENDEZVOUS 表示不需要挂起；如果返回 RESULT_SUSPEND_NO_WAITER 就表示需要挂起。

我们再来看看 updateCellSend() 方法是如何更新 Segment 中的元素和对应的状态的：

Kotlin 复制代码 
private fun updateCellSend(
    segment: ChannelSegment<E>,
    index: Int,
    element: E,
    s: Long,
    waiter: Any?,
    closed: Boolean
): Int {
    // 存储发送的元素到 Segment 中
    segment.storeElement(index, element)
    if (closed) return updateCellSendSlow(segment, index, element, s, waiter, closed)
    // 获取对应的状态
    val state = segment.getState(index)
    when {
        // 没有对应的 receive() 方法在等待
        state === null -> {
            // 判断是否达到 capacity 上限
            if (bufferOrRendezvousSend(s)) {
                // 没有达到 capacity 上限，直接更新状态为 BUFFERED
                if (segment.casState(index, null, BUFFERED)) {
                    return RESULT_BUFFERED
                }
            } else {
                // 达到 capacity 上限，需要挂起
                if (waiter == null) {
                    // 我们的当前逻辑执行这里
                    return RESULT_SUSPEND_NO_WAITER
                } else {
                   // 如果 waiter 不为空将其设置到 state 中
                    if (segment.casState(index, null, waiter)) return RESULT_SUSPEND
                }
            }
        }
        
        // 表示有 receive() 方法正在等待发送的数据
        state is Waiter -> {
            // 这个 waiter 其实就是等待的 receive() 方法对应的 Continuation，这里也相当于调用它的 resumeWith() 方法来恢复挂起的 receive() 方法。
            return if (state.tryResumeReceiver(element)) {
                // 更新状态表示完成
                segment.setState(index, DONE_RCV)
                onReceiveDequeued()
                RESULT_RENDEZVOUS
            } else {
                if (segment.getAndSetState(index, INTERRUPTED_RCV) !== INTERRUPTED_RCV) {
                    segment.onCancelledRequest(index, true)
                }
                RESULT_FAILED
            }
        }
    }
    return updateCellSendSlow(segment, index, element, s, waiter, closed)
}

首先将元素储存到 Segment 中，然后从 Segment 中获取对应的状态，这个时候分为两种情况：

  1. state 为空
    这表示当前没有地方调用 receive() 在等待数据。这里还分为两种情况，缓存是否可用，是通过 bufferOrRendezvousSend() 方法判断，如果可用直接返回 RESULT_BUFFERED，这种情况不需要挂起；如果不可用需要判断是否有传递 waiter 参数，如果有传递就返回 RESULT_SUSPEND，同时将这个 waiter 添加到 Segment 中，这个 waiter 其实就是协程中的 Continuation 对象，当有地方调用 receive() 方法时就会获取到这个 waiter，然后获取到这个元素，然后调用 Continuation#resumeWith() 方法将其恢复。我们当前的情况是 waiter 为空，直接返回 RESULT_SUSPEND_NO_WAITER，无论是 RESULT_SUSPEND 还是 RESULT_SUSPEND_NO_WAITER 最终 send() 方法都会被挂起。
  2. state 为 Waiter
    这种情况表示有 receive() 方法正在等待数据，上面也说到这个 Waiter 其实是 Continuation 对象，所以我们就需要恢复正在等待的 receive() 方法，这里使用的是 tryResumeReceiver() 方法，它最终会调用 Continaution#resumeWith() 方法，当 receive() 正常恢复后，会将 Segment 对应的状态设置为 DONE_RCV，表示该元素已经接收。

我们再回过头来看看 send() 方法：

Kotlin 复制代码 
override suspend fun send(element: E): Unit =
    sendImpl( // <-- this is an inline function
        element = element,
        // Do not create a continuation until it is required;
        // it is created later via [onNoWaiterSuspend], if needed.
        waiter = null,
        // Finish immediately if a rendezvous happens
        // or the element has been buffered.
        onRendezvousOrBuffered = {},
        // As no waiter is provided, suspension is impossible.
        onSuspend = { _, _ -> assert { false } },
        // According to the `send(e)` contract, we need to call
        // `onUndeliveredElement(..)` handler and throw an exception
        // if the channel is already closed.
        onClosed = { onClosedSend(element) },
        // When `send(e)` decides to suspend, the corresponding
        // `onNoWaiterSuspend` function that creates a continuation
        // is called. The tail-call optimization is applied here.
        onNoWaiterSuspend = { segm, i, elem, s -> sendOnNoWaiterSuspend(segm, i, elem, s) }
    )

其中 onRendezvousOrBuffered 回调就表示已经缓存或者已经发送给 receive() 方法，这时不用做任何操作；而 onNoWaiterSuspend 回调表示没有 receive() 方法在等待数据同时 Buffer 也已经满了，所以需要挂起当前的 send() 方法，这里是调用 sendOnNoWaiterSuspend() 方法来处理挂起。我们继续看看 sendOnNoWaiterSuspend() 方法的实现：

Kotlin 复制代码 
private suspend fun sendOnNoWaiterSuspend(
    /* The working cell is specified by
    the segment and the index in it. */
    segment: ChannelSegment<E>,
    index: Int,
    /** The element to be inserted. */
    element: E,
    /** The global index of the cell. */
    s: Long
) = suspendCancellableCoroutineReusable sc@{ cont ->
    sendImplOnNoWaiter(
        segment = segment, index = index, element = element, s = s,
        waiter = cont,
        onRendezvousOrBuffered = { cont.resume(Unit) },
        onClosed = { onClosedSendOnNoWaiterSuspend(element, cont) },
    )
}

这里会调用 sendImplOnNoWaiter() 方法，注意这里它会用它的 Continuation 对象作为 waiter，我们继续看看 sendImplOnNoWaiter() 方法的实现：

Kotlin 复制代码 
private inline fun sendImplOnNoWaiter(
    segment: ChannelSegment<E>,
    index: Int,
    element: E,
    s: Long,
    waiter: Waiter,
    onRendezvousOrBuffered: () -> Unit,
    onClosed: () -> Unit,
) {
    when (updateCellSend(segment, index, element, s, waiter, false)) {
        RESULT_RENDEZVOUS -> {
            segment.cleanPrev()
            onRendezvousOrBuffered()
        }
        RESULT_BUFFERED -> {
            onRendezvousOrBuffered()
        }
        RESULT_SUSPEND -> {
            waiter.prepareSenderForSuspension(segment, index)
        }
        RESULT_CLOSED -> {
            if (s < receiversCounter) segment.cleanPrev()
            onClosed()
        }
        RESULT_FAILED -> {
            segment.cleanPrev()
            sendImpl(
                element = element,
                waiter = waiter,
                onRendezvousOrBuffered = onRendezvousOrBuffered,
                onSuspend = { _, _ -> },
                onClosed = onClosed,
            )
        }
        else -> error("unexpected")
    }
}

这里会继续调用 updateCellSend() 方法，上面已经分析过这个方法了，不同的是这次传递的 waiter 不为空，按照正常的情况会返回 RESULT_SUSPEND，并把当前的 waiter 添加到 Segment 中等待 receive() 方法将当前的 waiter 唤醒，使 send() 方法恢复执行。由于多线程的原因，这个时候状态也可能变为 RESULT_RENDEZVOUS 或者 RESULT_BUFFERED，这时候就不需要挂起 send() 方法，直接调用 resumeWith() 方法恢复。

接收数据

Kotlin 复制代码 
override suspend fun receive(): E =
    receiveImpl(
        waiter = null,
        onElementRetrieved = { element ->
            return element
        },
        onSuspend = { _, _, _ -> error("unexpected") },
        onClosed = { throw recoverStackTrace(receiveException) },
        onNoWaiterSuspend = { segm, i, r -> receiveOnNoWaiterSuspend(segm, i, r) }
    )

这里调用了 receiveImpl() 方法，它的参数和 sendImpl() 中的参数是类似的，这里的 waiter 依然为空，如果不需要挂起，通过 onElementRetrieved 参数回调返回对应的元素，如果需要挂起就会回调 onNoWaiterSuspend 参数，然后调用 receiveOnNoWaiterSuspend() 方法挂起 send() 方法。

Kotlin 复制代码 
private inline fun <R> receiveImpl(
    waiter: Any?,
    onElementRetrieved: (element: E) -> R,
    onSuspend: (segm: ChannelSegment<E>, i: Int, r: Long) -> R,
    onClosed: () -> R,
    onNoWaiterSuspend: (
        segm: ChannelSegment<E>,
        i: Int,
        r: Long
    ) -> R = { _, _, _ -> error("unexpected") }
): R {
    var segment = receiveSegment.value
    while (true) {
        if (isClosedForReceive) return onClosed()
        // 获取 receiver 的序号和将其序号加 1
        val r = this.receivers.getAndIncrement()
        // 通过序号计算 Segment 的 id 和对应的 index
        val id = r / SEGMENT_SIZE
        val i = (r % SEGMENT_SIZE).toInt()
        // 如果当前的 Segment 的 id 和计算的 id 不一致，需要查找正确的 Segment 或者创建新的 Segment.
        if (segment.id != id) {
            segment = findSegmentReceive(id, segment) ?:
                continue
        }
        // 更新 Segment 状态
        val updCellResult = updateCellReceive(segment, i, r, waiter)
        return when {
            // 挂起，但是有 waiter
            updCellResult === SUSPEND -> {
                (waiter as? Waiter)?.prepareReceiverForSuspension(segment, i)
                onSuspend(segment, i, r)
            }
            updCellResult === FAILED -> {
                if (r < sendersCounter) segment.cleanPrev()
                continue
            }
            // 挂起，但是没有 waiter
            updCellResult === SUSPEND_NO_WAITER -> {
                onNoWaiterSuspend(segment, i, r)
            }
            // 不需要挂起，并且已经获取到元素
            else -> {
                segment.cleanPrev()
                @Suppress("UNCHECKED_CAST")
                onElementRetrieved(updCellResult as E)
            }
        }
    }
}

简单说明一下上面的代码，很多地方的逻辑和 sendImpl() 方法类似：

  1. 获取 receiver 的序号和将其序号加 1，通过序号计算 Segment 的 id 和 对应的元素在 Segment 中的 index。
  2. 如果当前的 Segment 的 id 和计算出来的 id 不一致，需要通过 findSegmentReceive() 方法去查找正确的 Segment，或者创建一个新的 Segment。
  3. 调用 updateCellReceive() 方法更新 Segment 的状态，如果返回 SUSPEND 表示需要挂起，而且有 waiter；如果返回 SUSPEND_NO_WAITER 表示需要挂起，但是没有 waiter；返回 FAILED 表示出错，需要重试；其他情况就表示不需要挂起，返回值就是对应的元素。
Kotlin 复制代码 
private fun updateCellReceive(
    segment: ChannelSegment<E>,
    index: Int,
    r: Long,
    waiter: Any?,
): Any? {
    val state = segment.getState(index)
    when {
        // 表示当前没有数据，需要挂起
        state === null -> {
            val senders = sendersAndCloseStatus.value.sendersCounter
            if (r >= senders) {
                // waiter 为空直接返回 SUSPEND_NO_WAITER
                if (waiter === null) {
                    return SUSPEND_NO_WAITER
                }
                // waiter 不会空，将其 waiter 添加到 Segment 状态中去
                if (segment.casState(index, state, waiter)) {
                    expandBuffer()
                    return SUSPEND
                }
            }
        }
        // 表示可以直接取数据，同时不需要恢复 send() 方法，这里会把状态修改成 DONE_RCV，然后直接从 Segment 中获取对应的元素然后返回
        state === BUFFERED -> if (segment.casState(index, state, DONE_RCV)) {
            // Retrieve the element and expand the buffer.
            expandBuffer()
            return segment.retrieveElement(index)
        }
    }
    // 通过 updateCellReceiveSlow() 方法来处理其他情况， 包括需要恢复 send() 方法的逻辑
    return updateCellReceiveSlow(segment, index, r, waiter)
}

上面代码主要是针对 Segment 中的不同状态作出不同的处理：

  1. state 为空
    表示当前没有数据可用，需要挂起当前的 receive() 方法，这里分为两种情况：waiter 是否为空，如果为空直接返回 SUSPEND_NO_WAITER；如果不为空需要将状态修改为 waiter，然后返回 SUSPEND，这里就需要在调用 send() 方法时恢复它，前面讲发送数据的时候已经讲过这个逻辑。
  2. state 为 BUFFERED
    表示可以直接取数据，同时不需要恢复 send() 方法，这里会把状态修改成 DONE_RCV，然后直接从 Segment 中获取对应的元素然后返回。
  3. 其他情况
    通过 updateCellReceiveSlow() 方法来处理其他情况， 包括需要恢复 send() 方法的逻辑。

我们再看看 updateCellReceiveSlow() 方法：

Kotlin 复制代码 
private fun updateCellReceiveSlow(
    segment: ChannelSegment<E>,
    index: Int,
    r: Long,
    waiter: Any?,
): Any? {
    while (true) {
        val state = segment.getState(index)
        when {
            state === null || state === IN_BUFFER -> {
               // ...
            }
            // The cell stores a buffered element.
            state === BUFFERED -> {
              // ...
            }
            state === RESUMING_BY_EB -> continue
            else -> {
                if (segment.casState(index, state, RESUMING_BY_RCV)) {
                    
                    val helpExpandBuffer = state is WaiterEB
                    val sender = if (state is WaiterEB) state.waiter else state
                    // 恢复被挂起的 send() 方法
                    return if (sender.tryResumeSender(segment, index)) {
                        // 将状态修改为 DONE_RCV
                        segment.setState(index, DONE_RCV)
                        expandBuffer()
                        // 获取对应的元素，并返回
                        segment.retrieveElement(index)
                    } else {
                        segment.setState(index, INTERRUPTED_SEND)
                        segment.onCancelledRequest(index, false)
                        if (helpExpandBuffer) expandBuffer()
                        FAILED
                    }
                }
            }
        }
    }
}

上面的代码我注释掉了一些其他的逻辑的代码，只保留了恢复 send() 方法的逻辑，代码也非常简单，通过 tryResumeSender() 方法来恢复被挂起的 send() 方法，它最终也是调用的 Continuation#resumeWith() 方法，然后修改状态为 DONE_RCV，然后获取对应的元素并返回。

我们再继续看看 receive() 方法被挂起的逻辑，上面提到如果被挂起 receive() 方法会继续调用 receiveOnNoWaiterSuspend() 方法，我们看看它的实现：

Kotlin 复制代码 
private suspend fun receiveOnNoWaiterSuspend(
    segment: ChannelSegment<E>,
    index: Int,
    r: Long
) = suspendCancellableCoroutineReusable { cont ->
    receiveImplOnNoWaiter(
        segment = segment, index = index, r = r,
        waiter = cont,
        onElementRetrieved = { element ->
            // 表示 元素可以直接使用，就不需要挂起
            val onCancellation = onUndeliveredElement?.bindCancellationFun(element, cont.context)
            cont.resume(element, onCancellation)
        },
        onClosed = { onClosedReceiveOnNoWaiterSuspend(cont) },
    )
}

这里会调用 receiveImplOnNoWaiter() 方法，注意这里会直接将 Continuation 对象作为 waiter，我们再看看 receiveImplOnNoWaiter() 方法的实现：

Kotlin 复制代码 
private inline fun receiveImplOnNoWaiter(
    segment: ChannelSegment<E>,
    index: Int,
    r: Long,
    waiter: Waiter,
    onElementRetrieved: (element: E) -> Unit,
    onClosed: () -> Unit
) {
    val updCellResult = updateCellReceive(segment, index, r, waiter)
    when {
        updCellResult === SUSPEND -> {
            waiter.prepareReceiverForSuspension(segment, index)
        }
        updCellResult === FAILED -> {
            if (r < sendersCounter) segment.cleanPrev()
            receiveImpl(
                waiter = waiter,
                onElementRetrieved = onElementRetrieved,
                onSuspend = { _, _, _ -> },
                onClosed = onClosed
            )
        }
        else -> {
            segment.cleanPrev()
            @Suppress("UNCHECKED_CAST")
            onElementRetrieved(updCellResult as E)
        }
    }
}

同样是通过 updateCellReceive() 方法来更新状态，上面已经分析过了，不过不同的是这次的 waiter 不为空，如果需要挂起，这个 waiter 就会被添加到 Segment 的状态中，等待下次调用 send() 方法时才会恢复。

BufferedChannel 的小总结

到这里 BufferedChannel 就分析完毕了，你看懂了吗？如果没有看懂，我先总结一下，然后你再回去看看源码，一定能够看懂的。

  • 发送数据

    首先通过发送序列号（依次递增的）来计算 Segment 的 id 和 index，通过 id 去查找 Segment，如果没有就创建一个新的 Segment，将需要发送的数据添加到 Segment 中，然后获取 Segment 的状态：

    • 如果状态为空就表示没有调用 receive() 接收数据的地方，然后需要判断缓存是否可用，如果可用就直接将 Segment 状态修改为 BUFFERED；如果缓存不可用就将 suspend 函数中的 Continuation 作为状态添加到 Segment 中，当前 send() 函数将挂起，等待 receive() 函数调用将它恢复。
    • 如果状态是 waiter 对象，就表示当前有地方调用 receive() 方法正在等待元素，这个时候就会调用 waiter (也就是 receive() 函数中的 Continuation) 的 resumeWith() 函数恢复挂起的 receive() 函数，receive() 函数就能够获取到对应的元素。

  • 接收数据

    通过接收序号（依此递增的）来计算 Segment 的 id 和 index，通过 id 去查找 Segment，如果没有就创建一个新的 Segment，然后获取 Segment 的状态：

    • 如果状态为空就表示没有可用的元素，需要将当前 suspend 函数中的 Continuation 添加到 Segment 状态中去，当前的 receive() 函数将被挂起，等待下次调用 send() 方法时将它恢复。
    • 如果状态是 BUFFERED，表示数据可用，且不用恢复 send() 函数，直接从 Segment 中获取元素然后返回。
    • 如果状态是 waiter 类型，表示数据可用，但是需要恢复被挂起的 send() 函数，通过调用 waiter 的 resumeWith() 函数恢复 send() 函数后，读取 Segment 中的元素然后返回。

ConflatedBufferedChannel

ConflatedBufferedChannel 它是继承于 BufferedChannel，当你理解了 BufferedChannel 后，它的代码看上去就非常简单。

发送数据

Kotlin 复制代码 
override suspend fun send(element: E) {
    // Should never suspend, implement via `trySend(..)`.
    trySendImpl(element, isSendOp = true).onClosed { // fails only when this channel is closed.
        onUndeliveredElement?.callUndeliveredElementCatchingException(element)?.let {
            it.addSuppressed(sendException)
            throw it
        }
        throw sendException
    }
}

这个 send() 方法永远不会被挂起，它调用了 trySendImpl() 函数，它是一个非 suspend 函数，它只会返回结果表示是否发送数据成功。我们继续看看 trySendImpl() 方法的实现：

Kotlin 复制代码 
private fun trySendImpl(element: E, isSendOp: Boolean) =
    if (onBufferOverflow === DROP_LATEST) trySendDropLatest(element, isSendOp)
    else trySendDropOldest(element)

这里会判断 onBufferOverflow 的类型，也就是判断 Buffer 满了后如何丢弃数据，如果是 DROP_LATEST 就调用 trySendDropLatest() 方法，满了后就丢弃最新的数据，反之就调用 trySendDropOldest() 方法，满了之后就丢弃最旧的数据。我们分别来看这两个方法。

trySendDropLatest()
Kotlin 复制代码 
private fun trySendDropLatest(element: E, isSendOp: Boolean): ChannelResult<Unit> {
    // Try to send the element without suspension.
    val result = super.trySend(element)
    // Complete on success or if this channel is closed.
    if (result.isSuccess || result.isClosed) return result
    // This channel is full. Drop the sending element.
    // Call the `onUndeliveredElement` lambda ONLY for 'send()' invocations,
    // for 'trySend()' it is responsibility of the caller
    if (isSendOp) {
        onUndeliveredElement?.callUndeliveredElementCatchingException(element)?.let {
            throw it
        }
    }
    return success(Unit)
}

这里会调用 BufferedChannel#trySend() 方法来发送数据，如果发送失败会调用 onUndeliveredElement 来通知被丢弃的数据。

我们再看看 BufferedChannel#trySend() 的实现：

Kotlin 复制代码 
override fun trySend(element: E): ChannelResult<Unit> {
    if (shouldSendSuspend(sendersAndCloseStatus.value)) return failure()
    return sendImpl( // <-- this is an inline function
        element = element,
        waiter = INTERRUPTED_SEND,
        onRendezvousOrBuffered = { success(Unit) },
        onSuspend = { segm, _ ->
            segm.onSlotCleaned()
            failure()
        },
        onClosed = { closed(sendException) }
    )
}

它的实现也是朴实无华，它也调用了我们上面分析过的 sendImpl() 方法，不过不同的是它的 waiter 不是空，而是 INTERRUPTED_SEND，当 sendImpl() 需要挂起时Segment 的状态会被设置成 INTERRUPTED_SEND，然后 onSuspend 中直接返回失败；如果成功会回调 onRendezvousOrBuffered 然后直接返回成功。当 receive() 方法遇到状态是 INTERRUPTED_SEND 时，会直接跳过。

trySendDropOldest()
Kotlin 复制代码 
private fun trySendDropOldest(element: E): ChannelResult<Unit> =
    sendImpl(
        element = element,
        waiter = BUFFERED,
        onRendezvousOrBuffered = { return success(Unit) },
        onSuspend = { segm, i ->
            dropFirstElementUntilTheSpecifiedCellIsInTheBuffer(segm.id * SEGMENT_SIZE + i)
            return success(Unit)
        },
        onClosed = { return closed(sendException) }
    )

相对于上面分析的 trySend() 方法，这里的 waiter 修改成了 BUFFERED，然后在挂起的回调中还调用了 dropFirstElementUntilTheSpecifiedCellIsInTheBuffer()，也就是被挂起的的时候状态会被修改成 BUFFERED，和使用缓存时候的状态一样。

然后我们再看看 BufferedChannel#dropFirstElementUntilTheSpecifiedCellIsInTheBuffer() 方法的源码实现：

Kotlin 复制代码 
protected fun dropFirstElementUntilTheSpecifiedCellIsInTheBuffer(globalCellIndex: Long) {
    assert { isConflatedDropOldest }
    var segment = receiveSegment.value
    while (true) {
        val r = this.receivers.value
        if (globalCellIndex < max(r + capacity, bufferEndCounter)) return
        if (!this.receivers.compareAndSet(r, r + 1)) continue
        val id = r / SEGMENT_SIZE
        val i = (r % SEGMENT_SIZE).toInt()
        if (segment.id != id) {
            segment = findSegmentReceive(id, segment) ?:
                continue
        }
        val updCellResult = updateCellReceive(segment, i, r, null)
        when {
            updCellResult === FAILED -> {
                if (r < sendersCounter) segment.cleanPrev()
            }
            else -> { 
                @Suppress("UNCHECKED_CAST")
                onUndeliveredElement?.callUndeliveredElementCatchingException(updCellResult as E)?.let { throw it }
            }
        }
    }
}

上面的代码就相当于调用了一次 receive() 方法，也就是获取最久的一个元素，不同的是获取到的元素直接通知给 onUndeliveredElement。

接收数据

接收数据和就是使用的 BufferedChannel#receive() 实现，前面已经分析过了。

最后

到这里 Channel 的介绍就已经结束了，如果还没有看懂那就多看几次吧。

相关推荐
工业甲酰苯胺1 小时前
MySQL 主从复制之多线程复制
android·mysql·adb
少说多做3431 小时前
Android 不同情况下使用 runOnUiThread
android·java
Estar.Lee3 小时前
时间操作[计算时间差]免费API接口教程
android·网络·后端·网络协议·tcp/ip
找藉口是失败者的习惯3 小时前
从传统到未来：Android XML布局 与 Jetpack Compose的全面对比
android·xml
Jinkey4 小时前
FlutterBasic - GetBuilder、Obx、GetX<Controller>、GetxController 有啥区别
android·flutter·ios
大白要努力！6 小时前
Android opencv使用Core.hconcat 进行图像拼接
android·opencv
天空中的野鸟7 小时前
Android音频采集
android·音视频
小白也想学C8 小时前
Android 功耗分析（底层篇）
android·功耗
曙曙学编程8 小时前
初级数据结构——树
android·java·数据结构
闲暇部落10 小时前
‌Kotlin中的?.和!!主要区别
android·开发语言·kotlin
热门推荐
01【音视频 | opus】opus编解码库(opus-1.4)详细介绍以及使用——附带解码示例代码02PyTorch机器学习实现液态神经网络03【HarmonyOS】HUAWEI DevEco Studio 下载地址汇总04ICLR24大模型提示(1/11) | BadChain：大型语言模型的后门思维链提示05Coze扣子平台完整体验和实践（附国内和国际版对比）06(欧拉)openEuler系统添加网卡文件配置流程、(欧拉)openEuler系统手动配置ipv6地址流程、(欧拉)openEuler系统网络管理说明07【postgresql 基础入门】多表联合查询 join与union 并，交，差等集合操作，两者的区别之处08玄机平台应急响应—webshell查杀09Ubuntu 20.04使用Livox mid 360 测试 FAST_LIO10IT专业入门，高考假期预习指南