Kotlin 协程库中 StateFlow 与 SharedFlow 的区别与使用指南

在 Kotlin 协程生态中，StateFlow 和 SharedFlow 是用于处理数据流的核心组件，分别针对状态管理 和事件分发 场景设计，都是 Kotlin 协程库中的热流(Hot Flow)实现，但它们的设计目的和行为特性有显著不同，以下从核心区别、使用场景以及示例代码进行详细解析：

一、核心区别

特性	StateFlow	SharedFlow
设计目的	管理应用状态（如 UI 状态）	分发一次性事件（如用户操作、通知）
初始值要求	必须提供初始值 （initialValue）	无需初始值
数据缓存策略	仅保留最新值（类似 LiveData）	可配置缓存历史数据（replay + buffer）
重复值处理	自动去重（连续相同值不会触发更新）	保留所有值（需手动去重）
背压处理	无显式缓冲，直接覆盖旧值	支持缓冲区和溢出策略（如丢弃旧值或挂起生产者）
订阅者行为	新订阅者立即收到最新值	默认无缓存时，新订阅者仅收到订阅后的数据

二、使用场景

1. StateFlow：状态管理

• 适用场景：

  • UI 状态：页面加载状态、用户登录状态、表单数据。
  • 持久化数据：需要跨组件共享的实时数据（如网络请求结果）。

• 优势：

  • 自动确保数据一致性，避免状态冲突。
  • 与 Jetpack Compose 或 View 系统无缝集成。

2. SharedFlow：事件分发

• 适用场景：

  • 一次性事件：Toast 提示、导航请求、权限结果。
  • 多订阅者广播：多个组件监听同一事件流（如埋点上报）。

• 优势：

  • 灵活配置历史数据重播（replay）。
  • 支持处理高频率事件（如传感器数据流）。

三、示例代码

1. StateFlow 示例：管理用户登录状态

// ViewModel 中定义状态
class UserViewModel : ViewModel() {
    private val _userState = MutableStateFlow<User?>(null) // 初始值为 null
    val userState: StateFlow<User?> = _userState.asStateFlow()

    fun login(username: String, password: String) {
        viewModelScope.launch {
            _userState.value = User.Loading
            val result = repository.login(username, password)
            _userState.value = result.fold(
                onSuccess = { User.LoggedIn(it) },
                onFailure = { User.Error(it.message) }
            )
        }
    }
}

// Activity/Fragment 中监听状态
lifecycleScope.launch {
    viewModel.userState.collect { state ->
        when (state) {
            is User.Loading -> showProgressBar()
            is User.LoggedIn -> updateUI(state.data)
            is User.Error -> showError(state.message)
            null -> Unit // 初始状态处理
        }
    }
}

2. SharedFlow 示例：发送 Toast 通知

// ViewModel 中定义事件流
class EventViewModel : ViewModel() {
    private val _toastEvents = MutableSharedFlow<String>()
    val toastEvents: SharedFlow<String> = _toastEvents.asSharedFlow()

    fun showToast(message: String) {
        viewModelScope.launch {
            _toastEvents.emit(message) // 发送事件
        }
    }
}

// Activity/Fragment 中收集事件
lifecycleScope.launch {
    viewModel.toastEvents.collect { message ->
        Toast.makeText(context, message, Toast.LENGTH_SHORT).show()
    }
}

3. SharedFlow 高级配置：缓存历史事件

// 配置 replay=1 表示新订阅者收到最近一次事件
private val _events = MutableSharedFlow<Event>(
    replay = 1, 
    extraBufferCapacity = 10, // 缓冲区总容量 = replay + extraBufferCapacity
    onBufferOverflow = BufferOverflow.DROP_OLDEST // 缓冲区满时丢弃旧事件
)

// 发送事件
fun sendEvent(event: Event) {
    viewModelScope.launch {
        _events.emit(event)
    }
}

四、选择策略

场景	推荐使用	理由
需要持久化最新状态（如 UI 数据）	StateFlow	自动处理状态更新，确保界面始终反映最新数据。
分发一次性事件（如错误提示）	SharedFlow	避免状态残留，事件仅处理一次。
多订阅者共享高频事件（如埋点）	SharedFlow	通过 replay 和缓冲区配置，支持多个消费者独立处理事件流。
需要与 Jetpack Compose 集成	StateFlow	Compose 的 collectAsState() 天然支持 StateFlow。

五、最佳实践

1. 避免在 StateFlow 中存储事件：

StateFlow 的自动去重特性可能导致事件丢失。应使用 SharedFlow 处理事件。

2. 生命周期感知收集：

使用 lifecycleScope.launch 或 repeatOnLifecycle 避免界面不可见时的资源浪费。

lifecycleScope.launch {
    repeatOnLifecycle(Lifecycle.State.STARTED) {
        viewModel.userState.collect { updateUI(it) }
    }
}

3. SharedFlow 的防抖处理：

对高频事件（如输入框文本变化）使用 debounce 操作符。

val searchQuery = MutableSharedFlow<String>()
searchQuery
    .debounce(300) // 300ms 防抖
    .distinctUntilChanged()
    .collect { query -> search(query) }

4. 单元测试：

使用 turbine 库测试流行为。

@Test
fun testUserState() = runTest {
    viewModel.userState.test {
        assertThat(awaitItem()).isNull() // 初始值
        viewModel.login("user", "pass")
        assertThat(awaitItem()).isInstanceOf<User.Loading>()
        val result = awaitItem()
        assertThat(result).isInstanceOf<User.LoggedIn>()
    }
}

六、性能与内存优化

1. StateFlow 轻量化：

确保 StateFlow 持有的状态对象不可变且轻量，避免在状态中存储大型数据（如 Bitmap）。

2. SharedFlow 缓冲区控制：

合理设置 replay 和 extraBufferCapacity，避免内存泄漏。例如：

// 最多缓存 5 个事件，溢出时丢弃旧事件
MutableSharedFlow<Event>(replay = 0, extraBufferCapacity = 5)

3. 冷流转换：

将冷流（如 flow{}）转换为 SharedFlow 时，使用 shareIn 并指定作用域。

val dataFlow = repository.fetchData()
    .shareIn(viewModelScope, SharingStarted.WhileSubscribed(5000))

七、常见问题

1. 为什么 StateFlow 有时不更新？

• 检查是否发送了相同的值（StateFlow 会去重）。
• 确保在协程中调用 value 的更新（如 viewModelScope.launch）。

2. SharedFlow 的事件丢失怎么办？

• 增加 replay 值或缓冲区大小。
• 使用 tryEmit 处理非挂起环境中的发送：

if (!_events.tryEmit(event)) {
    // 处理缓冲区满的情况
}

3. 如何同时使用 StateFlow 和 SharedFlow？

• 在 ViewModel 中分别定义状态和事件流：

class MyViewModel : ViewModel() {
    // 状态
    val uiState: StateFlow<State> = ...
    // 事件
    val events: SharedFlow<Event> = ...
}

通过合理运用 StateFlow 和 SharedFlow，可高效管理应用状态与事件流，提升代码可维护性和性能。

八、总结选择流程图

需要管理状态吗？
├─ 是 → 需要初始值吗？
│   ├─ 是 → 使用 StateFlow
│   └─ 否 → 考虑使用可空类型的 StateFlow 或 SharedFlow
└─ 否 → 处理的是事件吗？
    ├─ 是 → 需要历史事件吗？
    │   ├─ 是 → 使用 SharedFlow 配置适当 replay
    │   └─ 否 → 使用 SharedFlow (replay=0)
    └─ 否 → 可能需要重新评估需求

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