Kotlin 协程之 Flow 操作符大全

XeonYu2025-10-08 8:39

前言

在 专栏 中我们掌握了 Flow、SharedFlow、StateFlow 的概念和基本用法之后，我们再来看一看 Flow 里的常见操作符。

按照官方文档的习惯，可以把操作符分成以下几类：

  • 创建操作符 ：用于创建和构建 Flow 实例，是数据流的起点。
  • 中间操作符 ：对数据做处理/转换/过滤，返回一个新的 Flow，后续可以接着链式调用其他 API。
  • 终端操作符 ：真正触发收集，把 Flow 里的数据送到下游去处理，不能再继续链式调用其他 API。

Flow 自带的操作符已经很丰富了，大部分场景都够用；实在不够，还可以自定义操作符。

Flow 创建操作符

先简要回顾一下 Flow 的创建方式。这些创建操作符在专栏之前的文章中已经详细介绍过，本篇文章就不过多赘述了。

常用创建操作符

操作符 功能描述 示例
flow { } 最基础的 Flow 构建器，通过 emit 发射值 flow { emit(1); emit(2) }
flowOf() 从可变参数创建 Flow flowOf(1, 2, 3)
asFlow() 将集合、数组、序列等转换为 Flow listOf(1, 2, 3).asFlow()
channelFlow { } 基于 Channel 的 Flow 构建器，支持并发发射 channelFlow { send(1) }
callbackFlow { } 用于回调 API 的 Flow 构建器，常用于 Android callbackFlow { callback.register() }
emptyFlow() 创建空的 Flow emptyFlow<Int>()

特殊创建操作符

  • MutableSharedFlow() - 创建可变的热流
  • MutableStateFlow() - 创建可变的状态流
  • SharedFlow.asSharedFlow() - 转换为只读SharedFlow
  • StateFlow.asStateFlow() - 转换为只读StateFlow

操作符分类概览

分类 操作符 详细功能描述 类型 注意事项
基础操作符 collect 启动 Flow 收集，触发上游数据流开始执行 终端 会挂起当前协程；需在协程作用域中调用
transform 通用转换；可发射0个、1个或多个值 中间 功能强、需保证发射与完成语义一致
map 一对一转换，将每个输入值映射为一个输出值 中间 常用且安全；不改变元素数量
onEach 执行附加处理（如日志/打印/统计），不改变数据 中间 仅做附加处理；避免在此做业务转换
onStart 收集前执行一次，常用于显示加载状态 中间 只执行一次；适合初始化
onCompletion 流完成时执行，无论正常完成还是异常结束 中间 可检测异常但不处理异常
onEmpty 空流时执行备用逻辑或发射默认值 中间 仅当上游未发射任何值时触发
过滤操作符 filter 保留满足条件的元素 中间 简单直观，性能良好
filterNot 保留不满足条件的元素 中间 等价于 filter { !cond }
filterIsInstance 类型过滤，只保留指定类型的元素 中间 自动类型转换；类型安全
take 取前N个元素，随后完成流 中间 会提前结束流；注意上游资源清理
takeWhile 条件为真持续取；遇到第一个为假即停止 中间 一旦为假即终止流
drop 跳过前N个元素，发射剩余 中间 常用于分页或跳过头部数据
dropWhile 跳过满足条件元素直到遇到第一个不满足 中间 仅在开头判断；后续不再判断
distinctUntilChanged 去除连续重复，仅在值变化时发射 中间 仅比较相邻元素；非全局去重
累积操作符 scan 累积计算并发射每个中间结果（含初始值） 中间 发射初始值；结果数量 = 输入数量 + 1
runningFold 带初始值的累积；发射每次折叠结果 中间 与 scan 行为一致
runningReduce 使用第一个元素作为初始值进行累积 中间 空流会抛异常；结果数量 = 输入数量
组合操作符 combine 组合多个流的最新值；任一上游发射都会触发 中间 所有上游至少发射一次才开始；可能引入并发
combineTransform 组合并在转换块中自定义发射逻辑 中间 转换块可发射多个值；所有上游至少发射一次
merge 并发收集多个流，按到达顺序发射元素；不做配对 中间 不等待配对；可能乱序；注意控制上游数量
zip 一一配对；等待所有上游都有新值才发射 中间 速度受最慢上游限制；可能造成背压
withIndex 为每个元素添加从0开始的索引 中间 返回 IndexedValue<T>
展开操作符 flatMapConcat 顺序展开内部流，等待前一个完成再处理下一个 中间 串行执行；保证顺序但可能较慢
flatMapMerge 并发展开内部流；可同时处理多个内部流 中间 并发执行；控制并发数量避免资源耗尽
flatMapLatest 只处理最新的内部流；新到来时取消旧的 中间 会取消之前的内部流；适合搜索、实时输入
最新值操作符 mapLatest 映射最新值；新值到来时取消之前的映射 中间 适合耗时转换；避免过时计算
transformLatest 转换最新值；转换块可发射多个结果 中间 比 mapLatest 更灵活；注意取消逻辑
transformWhile 条件转换；当条件为false时终止整个流 中间 终止的是整个流而非仅当前元素
分块操作符 chunked 将连续元素分组成指定大小的块 中间 最后一块可能不满；注意边界
上下文控制 flowOn 切换上游执行上下文（线程） 中间 仅影响上游；下游仍在原线程
buffer 添加缓冲区；允许生产者与消费者异步执行 中间 提升吞吐；增加内存占用；与 conflate/zip 交互需理解
conflate 合并快速发射的值，只保留最新 中间 会丢失中间值；适合 UI 等只关心最新值场景
cancellable 让阻塞处理可取消；定期检查取消 中间 仅对阻塞/CPU密集处理有意义；与 map/transform 搭配使用
时间控制 debounce 防抖；在指定时间内没有新值时才发射 中间 会延迟发射；最后一个值总会发射
sample 采样；按固定时间间隔发射最新值 中间 可能丢失值；适合定期更新
timeout 指定时限内未发射则抛 TimeoutCancellationException 中间 下游延迟不计入；非正值立即超时
异常处理 catch 捕获上游异常；可发射默认值或重新抛出 中间 仅捕获上游异常；不处理下游
retry 异常自动重试指定次数 中间 注意退出条件；避免无限重试
retryWhen 基于异常类型与次数的条件化重试 中间 可实现指数退避、延迟等策略
终端操作符 collectLatest 收集最新值；新值到来时取消之前处理 终端 会取消慢速处理；适合 UI 更新
collectIndexed 收集时携带索引（从0开始） 终端 与 collectLatest 不同；不会取消块
launchIn 在指定协程作用域中启动收集；返回 Job 终端 非阻塞；可取消；绑定生命周期
produceIn 在作用域中生产到 ReceiveChannel；返回通道 终端 作用域取消会关闭通道；适合跨 API 边界消费
toList 收集所有元素到 List 终端 需等待流完成；注意内存
toSet 收集所有元素到 Set（自动去重） 终端 全局去重；需等待流完成
first/firstOrNull 获取第一个元素；随后立即终止流 终端 first 空流抛异常；firstOrNull 更安全
last/lastOrNull 获取最后一个元素 终端 必须等待流完成；空流异常（lastOrNull 更安全）
single/singleOrNull 获取唯一元素；数量不为1则出错 终端 适用于严格唯一场景；否则使用集合或 first/last
reduce 归约为单个值；使用第一个元素作为初始值 终端 空流抛异常；与 fold 的选择取决于是否需要初始值
fold 带初始值的归约；可返回不同类型 终端 空流安全；返回初始值
count 计算元素数量（可带条件） 终端 必须遍历所有元素；大流注意性能
all 是否所有元素都满足条件 终端 短路求值；遇到 false 立即返回；空流返回 true
any 是否存在任意满足条件的元素 终端 短路求值；遇到 true 立即返回；空流返回 false

基础操作符

概览

操作符 关键特性 类型 注意事项
collect 触发收集、挂起当前协程 终端 在协程作用域中调用；正确处理取消
transform 多发射、多完成控制 中间 保持发射/完成语义一致；避免复杂副作用
map 一对一映射 中间 纯函数；避免阻塞计算
onEach 附加处理、不改数据 中间 仅做附加处理；尽量轻量
onStart 收集前执行一次 中间 适合初始化/展示加载
onCompletion 完成时执行 中间 可检测异常但不处理异常
onEmpty 空流时触发 中间 可发射默认值或备选数据

collect - 启动收集

先看最常用的终端操作符 collect。

所有的 Flow 最终都会落到一个 collect 方法上。collect 的作用就是"开始收集"，把上游发来的值一个个交给我们定义的处理逻辑（下游）。

示例代码：

kotlin 复制代码 
fun demoCollect() {
    println("collect: 开始收集 Flow")
    val flow = flowOf(1, 2, 3).onEach { println("collect: Flow 发射了 $it") }

    // 注意：collect 是挂起函数，必须在协程中调用
    CoroutineScope(Dispatchers.IO).launch {
        flow.collect { value ->
            println("collect: 接收到值 $value")
            delay(100) // 模拟处理时间
            println("collect: 处理了 $value")
        }
    }

    println("执行完毕")
    // 这里需要等待，否则 collect 的协程可能还没跑完，进程就结束了
    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1000 * 5)
}

需要注意：终端操作符（比如 collect）都是挂起函数，必须在挂起函数里或者协程里调用。

这里说一下为什么示例里要 TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1000 * 5)？

  • 在 JVM 控制台程序里，进程的生命周期跟 main() 主线程绑在一起。主线程一结束，如果剩下的线程都是"守护线程"（协程默认就跑在这样的线程池上），那进程就直接退出了，协程可能还没来得及跑完。
  • 在 Android 里一般不用担心这个问题：主线程（UI 线程）有 Looper，属于非守护线程；只要应用还在前台或没被系统杀，协程就有机会跑完。

如果你不想用 sleep，还可以：

  • 用 runBlocking { ... } 包住示例代码；
  • 或者保存 launch 返回的 Job，再 job.join() 等待它结束；

示例是为了演示 collect 终端操作符的用法，所以 sleep 了几秒

transform - 通用转换

transform 可以说是 Flow 操作符中最灵活、最强大的通用操作符。通过源码可以看到，它通过暴露 FlowCollector

给调用者，我们可以:

  1. 自由决定是否发射元素
  2. 发射多个元素
  3. 插入任意逻辑

绝大多数常见操作符（map、filter、take 等）都是基于 transform 实现的。

另外，transform 会通过 flow {} 创建一个新的 SafeFlow 实例，因此每次调用 transform 都会返回一个新的
Flow。这也是为什么你可以无限链式调用 Flow 操作符，而不会相互干扰。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoSuspendTransform() {
    flowOf("用户A", "用户B", "用户C")
        .transform { userName ->
            emit("开始查询 $userName 的信息...")

            // 模拟异步网络请求
            delay(500)
            val userInfo = "[$userName: ID=${userName.hashCode()}, 状态=在线]"

            emit("查询完成: $userInfo")
        }
        .collect { println("  $it") }
}

map - 一对一转换

map 用于把每个元素做一个"一进一出"的转换，返回一个新的 Flow，里面是转换后的结果。是最常用、最直观的转换操作符。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoTypeConversion() {
    flowOf(1, 2, 3, 4, 5)
        .map { "数字: $it" }  // Int -> String
        .collect { println("  $it") }
}

onEach - 数据遍历

也是基于 transform 实现，flow 生产的每个数据都会经过 onEach，可以执行附加处理（例如日志、埋点、计时），但不改变数据本身。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoOnEach() {
    flowOf("任务A", "任务B", "任务C")
        .onEach { task ->
            val startTime = System.currentTimeMillis()
            println("  开始处理: $task (${startTime})")
        }
        .map { task ->
            delay(100) // 模拟处理时间
            "完成-$task"
        }
        .onEach { result ->
            val endTime = System.currentTimeMillis()
            println("  处理完成: $result (${endTime})")
        }
        .collect { println("  收集到: $it") }
}

注意事项：

  • onEach 里的代码可以是挂起函数，比如网络请求、数据库操作等
  • 不要在 onEach 里做耗时操作，会影响整个流的性能
  • 如果 onEach 里抛异常，会中断整个流
  • 适合日志、打印、统计、埋点等旁路操作（不改变数据）

onStart - 开始收集前的回调

从源码可以看到，onStart 在 Flow 开始被收集之前 触发（先执行 onStart 的代码，然后才执行的 collect），接收者是
FlowCollector，所以可以通过 emit() 发射额外的元素。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoOnStart() {
    // 模拟一个可能为空的数据源
    val dataFlow = flow<String> {
        delay(500) // 模拟延迟
        emit("真实数据")
    }

    dataFlow
        .onStart {
            emit("默认占位数据") // 立即发射默认值
            println("  💡 发射了默认值，用户不会看到空白页面")
        }
        .collect { println("  收到: $it") }
}

使用场景：

  • 显示加载状态：onStart { _loading.value = true }
  • 发射默认值：onStart { emit(defaultValue) }
  • 记录开始时间：onStart { startTime = System.currentTimeMillis() }
  • 初始化资源：onStart { initializeResources() }

注意点：

  • 是在 flow 开始收集之前执行的
  • 由于 SharedFlow 是热流，onStart 执行时 SharedFlow 可能已经在发射数据，所以可能会错过一些值。如果需要确保不错过
    SharedFlow 的发射，应该考虑使用 onSubscription

onCompletion - 完成时的回调

onCompletion 在 Flow 完成后触发（无论是正常完成还是异常完成），常用来做清理工作。

参数说明：

  • cause 为 null 表示正常完成
  • cause 不为 null 表示异常完成，可以获取异常信息

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoOnCompletion() {
    flowOf(1, 2, 3)
        .onStart { println("  🚀 开始执行") }
        .map {
            delay(100)
            it * 2
        }
        .onCompletion { cause ->
            if (cause == null) {
                println("  ✅ 正常完成！cause = null")
            } else {
                println("  ❌ 异常完成：$cause")
            }
        }
        .collect { println("  收到: $it") }
}

使用场景：

  • 隐藏加载状态：onCompletion { _loading.value = false }
  • 清理资源：onCompletion { cleanup() }
  • 记录完成时间：onCompletion { endTime = System.currentTimeMillis() }

onEmpty - 空流处理

onEmpty 用于处理空的 Flow，当上游 Flow 没有发射任何元素时，可以发射默认值或执行特定操作。它与 onStart、onCompletion一样，都属于生命周期回调操作符。

触发时机：

  • 当上游 Flow 完成但没有发射任何元素时触发。
  • 可以在其 action 中发射一个或多个默认值。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoOnEmpty() {
    println("1. 空 `Flow` 处理示例：")
// 空 `Flow` 的情况
    emptyFlow<Int>()
        .onEmpty { emit(0) }  // 空 `Flow` 时发射默认值 0
        .collect { println("  空 `Flow` 结果: $it") }  // 输出: 0

    println("2. 非空 `Flow` 不受影响：")
    flowOf(1, 2, 3)
        .onEmpty { emit(0) }  // 非空 `Flow`，onEmpty 不会执行
        .collect { println("  非空 `Flow` 结果: $it") }  // 输出: 1, 2, 3

    println("3. 过滤后变空的 `Flow`：")
    flowOf(1, 2, 3, 4, 5)
        .filter { it > 10 }  // 过滤后变成空 `Flow`
        .onEmpty { emit(-1) }  // 发射默认值
        .collect { println("  过滤后空 `Flow` 结果: $it") }  // 输出: -1
}

使用场景：

  • 默认值处理：当数据流为空时提供一个默认值，避免下游出现空状态。
  • 用户体验优化：在搜索无结果时，显示"未找到结果"的提示信息。
  • 数据兜底：确保下游总能收到一个有效的数据，防止因空数据流导致逻辑中断。
  • 状态管理：在 MVVM/MVI 架构中，处理空数据状态，更新 UI。

注意事项：

  • onEmpty 只在 Flow 完全没有发射任何元素时才会触发。
  • 如果 Flow 发射了元素但后来被 filter 等操作符过滤掉了，onEmpty 仍然会触发。
  • onEmpty 的 action 中可以发射多个值，但要注意这可能会影响下游的预期。

过滤操作符

概览

操作符 关键特性 类型 注意事项
filter 条件过滤 中间 条件尽量轻量，提升性能
filterNot 反向过滤 中间 等价 filter { !cond }
filterIsInstance 类型过滤 中间 自动类型转换，类型安全
take 取前 N 个后完成 中间 提前结束流；清理上游资源
takeWhile 条件为真持续取 中间 第一次为假后终止整个流
drop 跳过前 N 个 中间 常用于分页/跳过头部
dropWhile 开头满足条件跳过 中间 仅开头判断；后续不再判断
distinctUntilChanged 相邻去重 中间 非全局去重；可自定义比较

filter - 基础过滤

filter 用来过滤数据，只让满足条件的元素通过，也是基于 transform 实现的。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoFilter() {
    flowOf(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)
        .filter { it % 2 == 0 } // 只保留偶数
        .collect { println("  $it") }
}

filterNot - 反向过滤

filterNot 是 filter 的反向操作，过滤掉满足条件的元素。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoFilterNot() {
    flowOf(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)
        .filterNot { it % 2 == 0 }  // 过滤掉偶数，保留奇数
        .collect { println("  奇数: $it") }
}

filterIsInstance - 类型过滤

filterIsInstance 用来过滤特定类型的元素，在处理混合类型的流时很有用。实际上就是对 filter 进行了类型检查，只保留符合类型的元素。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoFilterIsInstance() {
    flowOf(1, "hello", 2.5, 3, "world", true, 4L)
        .filterIsInstance<String>()  // 只保留String类型
        .collect { println("  字符串: $it") }
}

泛型类型过滤注意事项：

对于泛型类型的过滤，特别是集合类型，涉及到泛型擦除的情况时，需要额外的处理才能精确的判断：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoFilterIsInstanceWithGenerics() {
    val mixedCollections = flowOf(
        listOf(1, 2, 3),           // List<Int>
        listOf("a", "b", "c"),     // List<String>
        setOf("x", "y", "z"),      // Set<String>
        setOf(4, 5, 6),           // Set<Int>
        mapOf("key" to "value"),   // Map<String, String>
        mapOf(1 to 2),            // Map<Int, Int>
        arrayOf(4, 5, 6),
        "not a collection",
        mutableListOf(7, 8, 9)
    )

    println("  所有List类型 (无论泛型参数):")
    mixedCollections.filterIsInstance<List<*>>()
        .collect { println("    List: $it") }

    println("  ❌ 错误做法 - 这样无法区分List<Int>和List<String>:")
    println("     filterIsInstance<List<Int>>() // 运行时无效,还是会把所有 List 类型的数据都过滤出来")

    println("  ✅ 正确做法 - 需要额外的类型检查:")
    mixedCollections.filterIsInstance<List<*>>()
        .filter { list ->
            // 检查列表是否包含整数
            list.isNotEmpty() && list.first() is Int
        }
        .collect { println("    List<Int>: $it") }
}

take - 取前N个

take 用来只取前 N 个元素，取够了就自动完成。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoTake() {
    flow {
        var i = 1
        while (true) {
            emit(i++)
            delay(100)  // 模拟数据产生的延迟
        }
    }
        .take(5)  // 只取前5个，避免无限循环
        .onCompletion {
            if (it != null) {
                println("    流异常: ${it.message}")
            } else {
                println("    流正常完成")
            }
        }
        .collect { println("  无限流中的第 $it 个数字") }
}

takeWhile - 条件取值

源码内部是调用了 collectWhile

takeWhile 会一直取元素，直到遇到第一个不满足条件的元素整个流就停止，后面的元素都不会处理了。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoTakeWhile() {
    println("  取小于5的连续元素:")
    flowOf(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)
        .takeWhile { it < 5 }
        .onCompletion {
            println("流结束")
        }
        .collect { println("    $it") }  // 输出: 1, 2, 3, 4

    println("  取偶数的连续元素:")
    flowOf(2, 4, 6, 7, 8, 10)
        .takeWhile { it % 2 == 0 }
        .onCompletion {
            println("流结束")
        }
        .collect { println("    $it") }  // 输出: 2, 4, 6 (遇到7就停止)
}

drop - 跳过前N个

drop 用来跳过前 N 个元素，从第 N+1 个开始处理。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoDrop() {
    flowOf(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)
        .drop(3)  // 跳过前3个: 从4开始
        .collect { println("    $it") }  // 输出: 4, 5, 6, 7, 8
}

dropWhile - 条件跳过

dropWhile 会一直跳过满足条件的元素，对于不满足条件的元素，才会开始正常处理。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoDropWhile() {
    flowOf(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)
        .dropWhile { it < 5 }  // 跳过小于5的元素: 从5开始
        .collect { println("    $it") }  // 输出: 5, 6, 7, 8
}

distinctUntilChanged - 去重连续相同值

distinctUntilChanged 用来过滤掉连续重复的值，只有当值真正发生变化时才会发射。

示例代码：

kotlin 复制代码 
data class User(val id: Int, val name: String, val status: String)

suspend fun demoObjectComparison() {
    println("2. 对象比较示例：")

    val users = flowOf(
        User(1, "Alice", "online"),
        User(1, "Alice", "online"),  // 重复
        User(2, "Bob", "offline"),
        User(2, "Bob", "offline"),   // 重复
        User(3, "Charlie", "online"),
        User(1, "Alice", "online")   // 不连续，不会被去重
    )

    println("  原始用户数据:")
    users.collect { println("    $it") }

    println("  去重连续相同用户:")
    users
        .distinctUntilChanged()
        .collect { println("    $it") }

    println("  按用户ID去重:")
    users
        .distinctUntilChanged { old, new ->
            old.id == new.id
        }
        .collect { println("    $it") }

    println("  按用户状态去重:")
    users
        .distinctUntilChanged { old, new ->
            old.status == new.status
        }
        .collect { println("    $it") }
}

两种用法：

  • 无参数：默认使用 equals 方法比较连续的元素是否相等
  • 有参数：可以自定义比较函数，根据对象的某个属性去重

累积操作符

概览

操作符 关键特性 类型 注意事项
scan 累积并包含初始值 中间 发射初始值；数量 = 输入 + 1
runningFold 带初始值累积 中间 与 scan 行为一致
runningReduce 无初始值累积 中间 空流抛异常；数量 = 输入

scan - 累积并发射中间结果

scan 会对每个元素进行累积计算，并把每次的中间结果都发射出来。可以看到，实际就是调用了 runningFold

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoScan() {
    flowOf(1, 2, 3, 4, 5)
        .scan(0) { acc, value ->
            acc + value
        }
        .collect { println("    $it") }  // 输出: 0, 1, 3, 6, 10, 15
}

runningFold - 带初始值的累积

runningFold 和 scan 类似，但语义更明确，表示"运行时累积"。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoRunningFold() {
    flowOf(1, 2, 3, 4, 5)
        .runningFold(0) { acc, value ->
            acc + value
        }
        .collect { println("    $it") }  // 输出: 0, 1, 3, 6, 10, 15
}

runningReduce - 不带初始值的累积

runningReduce 不需要初始值，直接用第一个元素作为初始累积值。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoRunningReduce() {
    flowOf(1, 2, 3, 4, 5)
        .runningReduce { acc, value ->
            acc + value
        }
        .collect { println("    $it") }  // 输出: 1, 3, 6, 10, 15
}

组合操作符

概览

操作符 关键特性 类型 注意事项
combine 最新值组合，任一上游驱动 中间 所有上游至少发一次；可能并发
combineTransform 组合并自定义发射 中间 转换块可多发射；语义更灵活
merge 并发合并，不做配对 中间 乱序；控制上游数量避免资源耗尽
zip 一一配对 中间 受最慢上游限制；可能背压
withIndex 附带索引 中间 返回 IndexedValue<T>

combine - 多流中任一发射新值，则组合所有流的最新值

combine 用来 组合多个流的最新值。当任意一个流发射新值时，就会用所有流的最新值进行组合。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoCombine() {
    val temperatureFlow = flow {
        val temps = listOf(25.5, 26.0, 25.8, 26.2)
        temps.forEach { temp ->
            emit(temp)
            delay(200)
        }
    }

    val humidityFlow = flow {
        val humidity = listOf(60, 65, 62)
        humidity.forEach { h ->
            emit(h)
            delay(300)
        }
    }

    println("    环境监控数据:")
    temperatureFlow.combine(humidityFlow) { temp, humidity ->
        "温度: ${temp}°C, 湿度: ${humidity}%"
    }.collect { println("      $it") }
}

combineTransform - 组合并转换（可发射多次或跳过）

combineTransform 比 combine更加灵活 ，它在每次源流发来新元素时给你一个 emit 的挂起函数，从而可以：

  • 发射 0 次（跳过当前组合）或多次（比如先发进度、再发结果）
  • 执行更复杂的逻辑与条件分支
  • 在组合过程中调用挂起函数（如网络/数据库）再决定如何发射

函数签名要点：

  • combineTransform(f1, f2) { v1, v2 -> emit(...) }
  • 提供了 2~5 个源流的重载；当任一源流发出新值时，块会被调用一次
  • 与 combine { a, b -> result } 不同，combineTransform 的块内可以多次 emit 或者不 emit

适用场景：

  • 需要发射"进度 + 最终结果"的场景
  • 需要根据条件跳过某些组合（例如数据不完整时不发）
  • 需要在组合过程中做挂起操作（如校验/补充数据）

示例代码

kotlin 复制代码 
    suspend fun demoConditionalAndMultipleEmits() {
    val numbers = flowOf(1, 2, 3, 4)
    val letters = flowOf("A", "B", "C").onEach { delay(50) }

    numbers.combineTransform(letters) { n, l ->
        if (n % 2 == 0) {
            emit("偶数: $n$l")
            emit("偶数平方: ${n * n}$l")
        } else {
            // 奇数时跳过（不发射）
        }
    }.collect { println("    $it") }
}

执行结果

注意事项：

  • combineTransform 每次源流有新值都会触发一次块执行；块内是否发射、发射几次由你决定
  • 如果只是简单二元合并且总是发射一次，优先 combine，它更简洁
  • 当需要复杂逻辑、条件跳过或多次发射时，选择 combineTransform

merge - 并发合并多个流

merge 会并发收集多个上游流，哪个流先发就先下发给下游。它不做配对或组合（不同于 combine / zip），只是将各个源流的元素按到达顺序汇聚到一起。

适用场景：

  • 多数据源同时更新 UI：谁先到就先显示，不等待其他数据源
  • 合并多个事件流/日志流，保证尽快处理每条事件
  • 将 Flow<Flow<T>> 扁平化为单一 Flow<T> 并发收集

示例代码：

两个不同速率的流，合并后按到达顺序处理

kotlin 复制代码 
    suspend fun demoMergeBasic() {
    val start = System.currentTimeMillis()

    val left: Flow<String> = flow {
        listOf("L1", "L2", "L3").forEach { v ->
            delay(100)
            println("\u001B[36m[${System.currentTimeMillis() - start}ms] left -> $v\u001B[0m")
            emit(v)
        }
    }
    val right: Flow<String> = flow {
        listOf("R1", "R2").forEach { v ->
            delay(150)
            println("\u001B[34m[${System.currentTimeMillis() - start}ms] right -> $v\u001B[0m")
            emit(v)
        }
    }

    merge(
        left, right
    ).collect { println("\u001B[32m[${System.currentTimeMillis() - start}ms] merge 收到: $it\u001B[0m") }
}

zip - 一一配对

zip 会把两个流的元素一一配对，只有当两个流都有新元素时才会发射组合结果。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoBasicZip() {
    println("1. 基础 zip 操作：")

    val numbers = flowOf(1, 2, 3, 4, 5)
    val letters = flowOf("A", "B", "C")

    println("  Flow1 (数字):")
    numbers.collect { print("$it ") }
    println()

    println("  Flow2 (字母):")
    letters.collect { print("$it ") }
    println()

    println("  zip 结果 (一对一配对):")
    numbers.zip(letters) { num, letter -> "$num$letter" }
        .collect { println("    $it") }

    println("  说明: zip 严格按顺序配对，较短的流决定输出长度")
}

和 combine 的区别：

  • zip 是一一配对，较短的流结束时整个组合就结束
  • combine 是组合最新值，任意流发射时都会组合

withIndex - 添加索引


withIndex 给流中的每个元素添加索引，返回 IndexedValue 对象。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoWithIndex() {
    println("1. withIndex 操作符示例")
    println("=" * 30)

    // 基本用法
    println("基本用法：")
    flowOf("Apple", "Banana", "Cherry", "Date")
        .withIndex()
        .collect { indexedValue ->
            println("索引: ${indexedValue.index}, 值: ${indexedValue.value}")
        }
}

展开操作符

概览

操作符 关键特性 类型 注意事项
flatMapConcat 顺序展开 中间 串行保证顺序；可能较慢
flatMapMerge 并发展开 中间 控制并发数量以防资源耗尽
flatMapLatest 只处理最新内部流 中间 新到来取消旧流；适合搜索

flatMapConcat - 顺序展开处理流

kotlin 复制代码 
@ExperimentalCoroutinesApi
public fun <T, R> Flow<T>.flatMapConcat(transform: suspend (value: T) -> Flow<R>): Flow<R> =
    map(transform).flattenConcat()

接收一个参数：transform: suspend (value: T) -> Flow<R>，用于将每个元素转换为一个流。

flatMapConcat 是一个顺序处理内部流的操作符，会把数据按照顺序跟我们传递进去的 transform 函数进行转换，然后按顺序执行。

flatMapConcat 实际上是 map(transform).flattenConcat() 的简写。

关键特性：

  1. 顺序执行：严格按照输入顺序处理，前一个流完成后才处理下一个
  2. 有序输出：输出顺序与输入顺序完全一致
  3. 串行处理：同一时间只有一个内部流在运行
  4. 背压友好：不会产生过多的并发流，内存使用更可控
  5. 异常传播：任何内部流的异常都会中断整个处理过程

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoBasicFlatMapConcat() {
    val orders = listOf("订单001", "订单002", "订单003")

    flowOf(*orders.toTypedArray())
        .flatMapConcat { orderId ->
            flow {
                try {
                    // 步骤1：锁定库存
                    println("    $orderId: 锁定库存...")
                    delay(50)
                    emit("$orderId: 库存锁定成功")

                    // 步骤2：扣减余额
                    println("    $orderId: 扣减余额...")
                    delay(30)
                    emit("$orderId: 余额扣减成功")

                    // 步骤3：创建订单
                    println("    $orderId: 创建订单...")
                    delay(40)
                    emit("$orderId: 订单创建成功")

                    // 步骤4：发送通知
                    println("    $orderId: 发送通知...")
                    delay(20)
                    emit("$orderId: 通知发送成功")

                } catch (e: Exception) {
                    emit("$orderId: 处理失败 - ${e.message}")
                }
            }
        }
        .collect { println(" $it") }
}

flatMapMerge - 并发展开处理流

kotlin 复制代码 
public fun <T, R> Flow<T>.flatMapMerge(
    concurrency: Int = DEFAULT_CONCURRENCY, // 默认为 16
    transform: suspend (value: T) -> Flow<R>
): Flow<R> = map(transform).flattenMerge(concurrency)

flatMapMerge 是一个非常强大的并发操作符，接收两个参数：

  • concurrency：并发执行的内部流数量，默认为 16
  • transform：Flow 类型，用于将每个元素转换为一个流

flatMapMerge 会并发地执行内部流，并将结果合并到输出流中。

实际上是 map(transform).flattenMerge(concurrency) 的简写。

关键特性：

  1. 并发执行：多个内部流可以同时运行，不需要等待前一个完成
  2. 无序输出：由于并发执行，输出顺序可能与输入顺序不同
  3. 可控并发 ：通过 concurrency 参数控制同时运行的流数量
  4. 背压处理：当并发数达到限制时，会等待有空闲位置
  5. 异常隔离：单个内部流的异常不会影响其他流

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoFlatMapMerge() {
    val userIds = listOf("user1", "user2", "user3", "user4")
    userIds.asFlow()
        .flatMapMerge(concurrency = 3) { userId ->
            flow {
                // 模拟 API 调用
                val delay = (100..300).random().toLong()
                delay(delay)
                emit("API响应: $userId (耗时: ${delay}ms)")
            }
        }
        .collect { println("  $it") }
}

flatMapLatest - 最新值展开

flatMapLatest 只关注最新的内部流，当新元素到来时会取消之前的内部流。

使用场景： 搜索建议，用户快速输入时取消之前的搜索请求。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoFlatMapLatest() {
    (1..3).asFlow()
        .onEach {
            delay(150)
            println("生产了数据：${it}")
        } // 上游每隔 150ms 发射一个新值
        .flatMapLatest { number ->
            println("flatMapLatest 收到数据：${number}")
            flow {
                println("内部流开始处理：${number}")
                delay(200)
                println("${number} 处理完毕")
                emit(number)
            }.onCompletion {
                if (it != null) {
                    println("${number} 处理异常" + it.message)
                } else {
                    println("${number} 处理完成")
                }
            }
        }
        .collect { println("collect：${it}") }
}

最新值操作符

概览

操作符 关键特性 类型 注意事项
mapLatest 最新值映射 中间 取消旧映射；适合耗时转换
transformLatest 最新值转换（多发射） 中间 比 mapLatest 更灵活；注意取消
transformWhile 条件转换终止流 中间 条件为 false 时终止整个流

mapLatest - 最新值映射

mapLatest 类似 flatMapLatest，但用于简单的一对一转换。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoBasicMapLatest() {
    val startTime = System.currentTimeMillis()

    (1..4).asFlow().onEach {
        delay(150)
        println("\u001B[36m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 上游发出: $it\u001B[0m")
    }.mapLatest { n ->
        println("\u001B[34m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] mapLatest 开始处理: $n\u001B[0m")
        try {
            repeat(3) { step ->
                delay(120)
                println("[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] $n -> 第${step + 1}步")
            }
            val result = "完成: $n"
            println("\u001B[32m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] $result\u001B[0m")
            result
        } finally {
            // 若被新值打断或完成，都会到 finally，可区分取消：isActive=false 代表取消
            if (!currentCoroutineContext().isActive) {
                println("\u001B[33m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] mapLatest $n 被新值取消\u001B[0m")
            } else {
                println("\u001B[32m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] mapLatest $n 正常完成\u001B[0m")
            }
        }
    }.collect { println("\u001B[32m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 下游收到: $it\u001B[0m") }
}

transformLatest - 最新值转换

transformLatest 是最灵活的"最新值"操作符，可以发射多个值。参数类型是 FlowCollector，因此，自由度很高。

例如 mapLatest，flatMapLatest 都是基于 transformLatest 实现的。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoBasicTransformLatest() {
    val startTime = System.currentTimeMillis()
    (1..3).asFlow()
        .onEach {
            delay(200)
            println("\u001B[36m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 上游发出: $it\u001B[0m")
        }
        .transformLatest { n ->
            println("\u001B[34m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 开始处理: $n\u001B[0m")
            try {
                // 模拟耗时操作，分阶段处理并发出结果
                println("\u001B[37m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 第1阶段：初始化处理 $n\u001B[0m")
                delay(100)
                emit("初始化-$n") // 业务需要：发出初始化完成信号

                println("\u001B[37m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 第2阶段：核心计算 $n\u001B[0m")
                delay(100)
                emit("计算-$n") // 业务需要：发出计算结果

                println("\u001B[37m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 第3阶段：最终处理 $n\u001B[0m")
                delay(100)
                emit("完成-$n") // 业务需要：发出最终结果

                println("\u001B[32m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] ✓ 变换 $n 全部完成\u001B[0m")
            } catch (e: CancellationException) {
                println("\u001B[33m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] ✗ 变换 $n 被新值取消\u001B[0m")
            }
        }
        .collect {
            println("\u001B[32m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 下游收到业务数据: $it\u001B[0m")
        }
}

transformWhile - 条件转换

transformWhile 会一直处理元素，直到函数返回 false 后会停止流。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoBasicTransformWhile() {
    val startTime = System.currentTimeMillis()
    (1..3).asFlow()
        .onEach {
            delay(100)
            println("\u001B[36m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 上游发出: $it\u001B[0m")
        }
        .transformWhile { n ->
            println("\u001B[34m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 检查条件: $n <= 5\u001B[0m")

            if (n <= 2) {
                println("\u001B[37m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 条件满足，开始处理 $n\u001B[0m")

                // 业务处理：计算平方和立方
                val square = n * n
                val cube = n * n * n

                println("\u001B[37m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 计算结果：$n² = $square, $n³ = $cube\u001B[0m")

                emit("平方: $square") // 业务需要：发出平方结果
                emit("立方: $cube")   // 业务需要：发出立方结果

                println("\u001B[32m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] ✓ 处理 $n 完成\u001B[0m")
                true // 继续处理下一个值
            } else {
                println("\u001B[33m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] ✗ 条件不满足 ($n > 5)，停止整个流\u001B[0m")
                false // 停止整个流
            }
        }
        .collect {
            println("\u001B[32m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 下游收到业务数据: $it\u001B[0m")
        }
}

分块操作符

概览

操作符 关键特性 类型 注意事项
chunked 分块 中间 最后一块可能不满；注意边界

chunked - 分块

chunked 把流中的元素按指定数量分成块后，再发到下游去。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoBasicChunked() {
    println("\n\u001B[34m1) 基础行为：按大小分块处理\u001B[0m")
    val startTime = System.currentTimeMillis()

    (1..10).asFlow().onEach {
        delay(100)
        println("\u001B[36m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 上游发出: $it\u001B[0m")
    }.chunked(3) // 每3个元素分为一块
        .collect { chunk ->
            println("\u001B[34m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 收到数据块: $chunk\u001B[0m")

            // 业务处理：对每个块进行统计分析
            val sum = chunk.sum()
            val avg = chunk.average()
            val max = chunk.maxOrNull()

            println(
                "\u001B[37m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 块统计 - 大小: ${chunk.size}, 总和: $sum, 平均: %.1f, 最大: $max\u001B[0m".format(
                    avg
                )
            )
            println("\u001B[32m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] ✓ 块 $chunk 处理完成\u001B[0m")
        }
}

上下文控制操作符

概览

操作符 关键特性 类型 注意事项
flowOn 切换上游上下文 中间 仅影响上游；下游不受影响
buffer 缓冲、生产消费解耦 中间 增内存；与 zip/conflate 交互需理解
conflate 只保留最新值 中间 丢失中间值；适合UI更新
cancellable 让阻塞处理可取消 中间 配合 map/transform 使用

flowOn - 切换执行上下文

flowOn 用来指定上游操作在哪个调度器上执行。

注意： flowOn 只影响它上游的操作，不影响下游。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoBasicFlowOn() {
    println("\n\u001B[34m1) 基础行为：切换上游执行上下文\u001B[0m")
    val startTime = System.currentTimeMillis()

    flow {
        println("\u001B[36m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] Flow构建器执行线程: ${Thread.currentThread().name}\u001B[0m")

        repeat(5) { i ->
            println("\u001B[37m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 生成数据 $i (线程: ${Thread.currentThread().name})\u001B[0m")
            delay(200) // 模拟耗时的数据生成
            emit(i)
        }
    }.map { value ->
        println("\u001B[37m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] map变换 $value -> ${value * 2} (线程: ${Thread.currentThread().name})\u001B[0m")
        delay(100) // 模拟耗时的变换操作
        value * 2
    }.flowOn(Dispatchers.IO) // 上游操作切换到IO线程池
        .map { value ->
            println("\u001B[37m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 下游map $value -> $value² (线程: ${Thread.currentThread().name})\u001B[0m")
            value * value // 这个操作在collect的线程执行
        }.collect { result ->
            println("\u001B[32m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 收集结果: $result (线程: ${Thread.currentThread().name})\u001B[0m")
        }
}

buffer - 缓冲

buffer 用来在生产者和消费者之间添加缓冲区，避免生产者生产过快而消费者处理不过来的情况。

可以传递以下参数：

  • capacity: Int = BUFFERED - 缓冲数量
  • onBufferOverflow: BufferOverflow = BufferOverflow.SUSPEND - 溢出策略

效果： 生产者不用等待消费者处理完，可以继续生产到缓冲区。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoWithBuffer() {
    println("\n\u001B[34m2) 有缓冲：异步执行模式\u001B[0m")
    val startTime = System.currentTimeMillis()

    flow {
        repeat(5) { i ->
            println("\u001B[36m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 生产者开始生产数据 $i\u001B[0m")
            delay(200) // 模拟生产耗时
            println("\u001B[36m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 生产者完成数据 $i，放入缓冲区\u001B[0m")
            emit(i)
        }
        println("\u001B[36m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 🏁 生产者全部完成，无需等待消费者\u001B[0m")
    }
        .buffer(capacity = 3) // 设置缓冲区大小为3
        .collect { value ->
            println("\u001B[32m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 消费者开始处理数据 $value\u001B[0m")
            delay(300) // 模拟消费耗时
            println("\u001B[32m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 消费者完成处理数据 $value\u001B[0m")
        }

    println("\u001B[35m💡 性能提升：生产者无需等待消费者，可以并行工作\u001B[0m")
}

conflate - 合并，只保留最新

conflate 当消费者处理不过来时，会丢弃中间的值，只保留最新的。实际上就是调用的 buffer，只不过缓冲策略是 CONFLATED。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoWithConflate() {
    println("\n\u001B[34m2) 有conflate：只处理最新数据\u001B[0m")
    val startTime = System.currentTimeMillis()

    flow {
        repeat(5) { i ->
            println("\u001B[36m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 快速生产数据 $i\u001B[0m")
            delay(100) // 生产速度快
            emit(i)
            println("\u001B[36m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 快速生产数据 $i 完成 \u001B[0m")
        }
        println("\u001B[36m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 🏁 生产者完成\u001B[0m")
    }
        .conflate() // 启用conflate：跳过积压的中间值
        .collect { value ->
            println("\u001B[32m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 消费者开始处理数据 $value\u001B[0m")
            delay(300) // 消费速度慢
            println("\u001B[32m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 消费者完成处理数据 $value\u001B[0m")
        }
}

cancellable - 使其可取消

cancellable 操作符确保一个原本不可取消的 Flow 变得可以响应取消操作。这在处理那些不遵循协程协作取消机制的 Flow时非常有用。

使用场景：

  • 当一个 Flow 在一个繁忙的循环中发射元素，而没有调用任何挂起函数时，它可能不会检查当前的协程是否已被取消。cancellable 会在每次发射前检查取消状态。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoCancellable() {
    val flow = flow {
        for (i in 1..5) {
            // 模拟一个繁忙的循环，不调用挂起函数
            Thread.sleep(100)
            emit(i)
        }
    }

    val job = CoroutineScope(Dispatchers.Default).launch {
        flow.cancellable().collect { value ->
            println("Collecting $value")
        }
    }

    delay(350)
    println("Cancelling the job")
    job.cancelAndJoin()
    println("Job cancelled")
}

输出：

复制代码 
Collecting 1
Collecting 2
Collecting 3
Cancelling the job
Job cancelled

如果没有 cancellable()，Flow 将会继续运行直到完成，即使作业已经被取消。

时间控制操作符

对比总结（本类别）

操作符 关键特性 类型 注意事项
debounce 防抖 中间 延迟发射；最后一个值必发
sample 采样 中间 可能丢值；适合定期刷新
timeout 上游发射超时抛异常（可 catch 兜底） 中间 下游延迟不触发；非正值立即超时

timeout - 超时未发射则抛异常

  • 概念：如果上游在给定时长内没有发射元素，则流会以 TimeoutCancellationException 结束；可在 catch 中转为默认值或补偿信号。
  • 签名：fun <T> Flow<T>.timeout(timeout: kotlin.time.Duration): Flow<T>
  • 关键特性：
    • 下游延迟不计入超时（例如在 onEach { delay(...) } 中的处理不会触发超时）。
    • 非正时长会立即超时。

示例代码：

kotlin 复制代码 
    suspend fun demoTimeoutBasic() {
    val flow = flow {
        emit(1)
        delay(100)
        emit(2)
        delay(100)
        emit(3)
        delay(1000) // 超过 100ms 的间隔，触发超时
        emit(4)
    }

    flow
        .timeout(100.milliseconds)
        .catch { e ->
            if (e is TimeoutCancellationException) {
                emit(-1) // 超时后可以发这个默认值，也可以做其他处理
            } else throw e
        }
        .onEach { delay(300) } // 下游延迟不计入超时
        .collect { println("  收到: $it") }
}

debounce - 防抖

debounce 只有在指定时间内没有新值时，才会发射最后一个值。

使用场景： 搜索输入框，用户停止输入一段时间后才执行搜索。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoWithDebounce() {
    println("\n\u001B[34m2) 有debounce：等待输入稳定\u001B[0m")
    val startTime = System.currentTimeMillis()

    flow {
        // 模拟用户的输入
        val inputs = listOf("a", "ab", "abc", "abcd", "abcde")
        inputs.forEachIndexed { index, input ->
            val delayTime = if (index < 3) 150L else 600L // 前3个快速输入，后2个慢速输入
            delay(delayTime)
            println("\u001B[36m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 用户输入: '$input'\u001B[0m")
            emit(input)
        }
    }.debounce(300) // 300ms内无新输入才会发出值
        .collect { query ->
            println("\u001B[32m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 执行搜索: '$query' (输入已稳定)\u001B[0m")
            delay(200L) // 模拟搜索API调用
            println("\u001B[32m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 搜索完成: '$query' -> 找到${query.length}个结果\u001B[0m")
        }
}

sample - 采样

sample 按固定时间间隔采样最新值，发射给下游。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoWithSample() {
    println("\n\u001B[34m2) 有sample：定期采样最新数据\u001B[0m")
    val startTime = System.currentTimeMillis()

    flow {
        repeat(10) { i ->
            delay(100L) // 每100ms产生一个数据
            val value = "数据-$i"
            println("\u001B[36m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 生产: $value\u001B[0m")
            emit(value)
        }
    }.sample(250L) // 每250ms采样一次最新值
        .collect { data ->
            println("\u001B[32m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] UI更新: $data (采样值)\u001B[0m")
            delay(50L) // 模拟UI更新耗时
        }
}

异常处理操作符

概览

操作符 关键特性 类型 注意事项
catch 捕获上游异常 中间 仅捕获上游；位置要在可能抛出异常之后
retry 简单重试 中间 需设置上限；避免无限重试
retryWhen 条件化重试 中间 可实现退避/延迟策略

catch - 捕获异常

catch 用来捕获上游的异常，可以发射默认值或重新抛出。

注意： catch 只能捕获上游的异常，不能捕获下游（collect）的异常。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoWithCatch() {
    val startTime = System.currentTimeMillis()

    flow {
        repeat(5) { i ->
            delay(200L)
            if (i == 3) {
                println("\u001B[31m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 💥 模拟网络异常！\u001B[0m")
                throw RuntimeException("网络连接失败")
            }
            val data = "数据-$i"
            println("\u001B[36m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 生产: $data\u001B[0m")
            emit(data)
        }
    }.catch { exception ->
        println("\u001B[33m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 🛡️ 捕获异常: ${exception.message}\u001B[0m")
        println("\u001B[33m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 🔄 执行恢复策略...\u001B[0m")
        // 发出默认值或恢复数据
        emit("恢复数据-默认值")
        emit("恢复数据-缓存值")
    }.collect { data ->
        println("\u001B[32m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 处理: $data\u001B[0m")
    }
}

retry - 重试

retry 在发生异常时自动重试。可以配置重试次数。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoWithRetry() {
    val startTime = System.currentTimeMillis()
    var attemptCount = 0

    flow {
        repeat(3) { i ->
            delay(300L)
            attemptCount++
            println("\u001B[36m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 🔄 第${attemptCount}次尝试...\u001B[0m")

            if (attemptCount <= 2) {
                println("\u001B[31m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 💥 第${attemptCount}次尝试失败！\u001B[0m")
                throw RuntimeException("网络不稳定")
            }
            val data = "成功数据-$i"
            println("\u001B[36m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] ✅ 生产: $data\u001B[0m")
            emit(data)
        }
    }
        .retry(3) { exception ->
            println("\u001B[33m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 🛡️ 捕获异常: ${exception.message}\u001B[0m")
            println("\u001B[33m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] ⏳ 准备重试...\u001B[0m")
            delay(500L) // 重试前等待500ms
            true // 返回true表示需要重试
        }
        .catch { exception ->
            println("\u001B[31m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] ❌ 重试次数用完，最终失败: ${exception.message}\u001B[0m")
            emit("降级数据-缓存值") // 提供降级方案
        }
        .collect { data ->
            println("\u001B[32m[${System.currentTimeMillis() - startTime}ms] 处理: $data\u001B[0m")
        }
}

retryWhen - 条件重试

retryWhen 可以根据异常类型和重试次数决定是否重试。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoBasicRetryWhen() {
    var attemptCount = 0
    flow {
        attemptCount++
        println("\u001B[36m🔄 第${attemptCount}次尝试...\u001B[0m")

        if (attemptCount == 5) {
            emit(attemptCount)
        } else {
            println("\u001B[31m💥 网络异常\u001B[0m")
            throw RuntimeException("网络不稳定")
        }
    }.retryWhen { cause, attempt ->
        println("\u001B[33m🛡️ 捕获异常: ${cause.message}, 重试次数: $attempt\u001B[0m")
        if (attempt <= 2) {
            println("\u001B[33m⏳ 1秒后重试\u001B[0m")
            delay(1000L)
            true // 继续重试
        } else {
            println("\u001B[31m❌ 超过最大重试次数\u001B[0m")
            false // 停止重试
        }
    }.catch {
        println("\u001B[31m[异常] ${it.message}\u001B[0m")
        emit(888)
    }.onCompletion {
        println("\u001B[32m✅ 完成，共尝试 ${attemptCount} 次\u001B[0m")
    }.collect { data ->
        println("\u001B[32m✅ 处理: $data\u001B[0m")
    }
}

终端操作符

概览

操作符 关键特性 类型 注意事项
collectLatest 收集最新，取消旧处理 终端 适合UI更新；避免长时间阻塞
collectIndexed 带索引收集 终端 索引从0开始；不取消块
launchIn 在作用域启动收集 终端 返回 Job；非阻塞；可取消
produceIn 转为 ReceiveChannel 终端 作用域取消关闭通道；热化消费
toList 收集为 List 终端 等待流完成；注意内存
toSet 收集为 Set 终端 全局去重；等待完成
first/firstOrNull 获取第一个元素 终端 first 空流异常；*OrNull 更安全
last/lastOrNull 获取最后一个元素 终端 必须等待完成；空流异常（用 *OrNull 更安全）
single/singleOrNull 获取唯一元素 终端 数量不为1抛异常；仅适用严格唯一场景
reduce 归约为单值 终端 空流抛异常；需要至少一个元素
fold 带初始值归约 终端 空流安全；返回初始值
count 统计数量 终端 遍历所有元素；大流注意性能
all 是否全部满足 终端 短路；空流返回 true
any 是否任意满足 终端 短路；空流返回 false

collectLatest - 收集最新值

collectLatest 当新值到来时，会取消之前的收集操作，只处理最新的值。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoWithCollectLatest() {
    flow {
        repeat(5) { index ->
            println("\u001B[36m📤 发送数据: $index\u001B[0m")
            emit(index)
            delay(300L) // 快速发送
        }
    }.collectLatest { value ->
        println("\u001B[33m🔄 开始处理: $value\u001B[0m")
        delay(1000L) // 慢速处理
        println("\u001B[32m✅ 完成处理: $value\u001B[0m")
    }
}

launchIn - 在指定作用域启动

launchIn 在指定的协程作用域中启动流的收集，实际上就是 collect 的封装。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoWithLaunchIn() {
    val scope = CoroutineScope(Dispatchers.Default + SupervisorJob())

    val flow = flow {
        repeat(3) { index ->
            println("\u001B[36m📤 发送数据: $index\u001B[0m")
            emit(index)
            delay(500L)
        }
    }

    println("\u001B[33m🚀 启动Flow收集...\u001B[0m")
    val job = flow
        .onEach { value ->
            println("\u001B[32m✅ 处理数据: $value\u001B[0m")
        }
        .launchIn(scope) // 在指定作用域中启动

    println("\u001B[35m💡 Flow在后台运行，当前协程可以继续执行其他任务\u001B[0m")

    // 模拟执行其他任务
    repeat(2) { index ->
        println("\u001B[33m🔧 执行其他任务: $index\u001B[0m")
        delay(600L)
    }

    job.join() // 等待Flow完成
    println("\u001B[33m⏹️ Flow收集完成\u001B[0m")

    scope.cancel() // 清理作用域
}

produceIn - flow 转为 ReceiveChannel

produceIn 在指定的 CoroutineScope 中启动对上游 Flow 的收集，并将元素发送到返回的ReceiveChannel 中。适合需要以Channel 方式消费的场景。

关键特性：

  • 非阻塞：立即返回 ReceiveChannel，生产与消费可并行。
  • 作用域取消：scope.cancel() 会关闭通道并取消上游收集。
  • 通道协作：可用 for (x in channel)、consumeEach {}、select {} 等方式消费。

示例代码： （摘自 ProduceInExample.demoProduceInBasic）

kotlin 复制代码 
    suspend fun demoProduceInBasic() {
    coroutineScope {
        val numbers: Flow<Int> = flow {
            repeat(5) { i ->
                delay(100)
                println("\u001B[36m📤 上游发射: $i\u001B[0m")
                emit(i)
            }
        }

        val channel = numbers.produceIn(this)
        for (value in channel) {
            println("\u001B[32m✅ 下游收到: $value\u001B[0m")
        }

        println("\u001B[33m⏹️ 上游完成，Channel 关闭\u001B[0m")
    }
}

collectIndexed - 带索引的收集

collectIndexed 是一个终端操作符，它在收集流中每个元素的同时，还提供该元素在流中的索引。这对于需要知道元素位置的场景非常有用。

函数签名:

kotlin 复制代码 
public suspend inline fun <T> Flow<T>.collectIndexed(
    crossinline action: suspend (index: Int, value: T) -> Unit
): Unit
  • action: 一个挂起 lambda，接收两个参数：
    • index: Int 类型，表示当前元素的索引，从 0 开始。
    • value: T 类型，表示当前元素的值。

使用场景:

  • 当处理列表数据并需要显示其位置时（例如，"第 x 项：..."）。
  • 在日志记录或调试中，需要知道事件发生的顺序。
  • 当后续处理逻辑依赖于元素的位置时。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoCollectIndexed() {
    flowOf("A", "B", "C", "D")
        .collectIndexed { index, value ->
            println("✅ 索引 $index: 收到值 '$value'")
        }
}

执行结果:

复制代码 
✅ 索引 0: 收到值 'A'
✅ 索引 1: 收到值 'B'
✅ 索引 2: 收到值 'C'
✅ 索引 3: 收到值 'D'

与 withIndex() 的区别:

  • withIndex() 是一个中间操作符，它将 Flow<T> 转换为 Flow<IndexedValue<T>>。需要继续使用终端操作符（如 collect）来处理。
  • collectIndexed 是一个终端操作符，它直接消费流并执行操作，代码更简洁。

选择哪个取决于你的需求。如果你需要在 collect 之前对带索引的数据进行进一步的转换（如 map、filter），withIndex()

更灵活。如果只是为了在最终收集中获取索引，collectIndexed 更直接。

toList - 转为List

toList 收集所有元素到一个 List 中。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoBasicToList() {
    println("\n\u001B[34m1) 基础toList：收集所有数据\u001B[0m")

    val numberFlow = flow {
        repeat(5) { index ->
            println("\u001B[36m📤 发送数据: $index\u001B[0m")
            emit(index)
            delay(200L)
        }
    }

    println("\u001B[33m🔄 开始收集Flow到List...\u001B[0m")

    val resultList = numberFlow.toList()

    println("\u001B[32m✅ 收集完成，结果: $resultList\u001B[0m")
}

toSet - 转为Set

toSet 收集所有元素到一个 Set 中，自动去重。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoBasicToSet() {
    println("\n\u001B[34m1) 基础toSet：收集数据并自动去重\u001B[0m")

    val numberFlow = flow {
        val numbers = listOf(1, 2, 3, 2, 4, 1, 5, 3)
        numbers.forEach { number ->
            println("\u001B[36m📤 发送数据: $number\u001B[0m")
            emit(number)
            delay(200L)
        }
    }

    println("\u001B[33m🔄 开始收集Flow到Set...\u001B[0m")

    val resultSet = numberFlow.toSet()

    println("\u001B[32m✅ 收集完成，结果: $resultSet\u001B[0m")
}

first/firstOrNull - 获取第一个

first 获取第一个元素，如果流为空会抛异常；获取后流会结束。
firstOrNull 尝试获取第一个元素，如果流为空，返回 null。获取后流会结束。

两种用法：

  1. 直接获取第一个数据：
kotlin 复制代码 
suspend fun demoBasicFirst() {
    println("\n\u001B[34m1) 基础first：获取第一个元素\u001B[0m")

    val numberFlow = flow {
        repeat(5) { index ->
            println("\u001B[36m📤 发送数据: $index\u001B[0m")
            emit(index)
            delay(200L)
        }
    }

    println("\u001B[33m🔄 获取第一个元素...\u001B[0m")

    val firstElement = numberFlow.first()

    println("\u001B[32m✅ 第一个元素: $firstElement\u001B[0m")
    println("\u001B[35m💡 特点：获取到第一个元素后立即停止Flow\u001B[0m")
}
  1. 根据条件获取第一个数据：
kotlin 复制代码 
suspend fun demoFirstWithPredicate() {
    println("\n\u001B[34m2) firstWithPredicate：根据条件获取第一个元素\u001B[0m")

    val numberFlow = flow {
        repeat(5) { index ->
            println("\u001B[36m📤 发送数据: $index\u001B[0m")
            emit(index)
            delay(200L)
        }
    }

    println("\u001B[33m🔄 获取第一个偶数...\u001B[0m")

    val firstEven = numberFlow.first { it % 2 == 0 }

    println("\u001B[32m✅ 第一个偶数: $firstEven\u001B[0m")
    println("\u001B[35m💡 特点：根据条件获取第一个元素后立即停止Flow\u001B[0m")
}

注意点： 使用 first 时要注意异常处理。优先考虑使用 firstOrNull。

last/lastOrNull - 获取最后一个

last 获取最后一个元素。如果流为空，会抛异常。获取后流会结束。
lastOrNull 获取最后一个元素，获取不到则返回 null。获取后流会结束。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoBasicLast() {
    val numberFlow = flow {
        repeat(5) { index ->
            println("\u001B[36m📤 发送数据: $index\u001B[0m")
            emit(index)
            delay(200L)
        }
    }

    val lastElement = runCatching {
        numberFlow.last()
    }.getOrNull()

    val lastElementOrNull = numberFlow.lastOrNull()
}

single/singleOrNull - 获取唯一值

  • single：流中只有一个元素，获取该元素。如果流为 null 或者流中有多个元素，抛异常
  • singleOrNull：流中只有一个元素，获取该元素。如果流为 null 或者流中有多个元素，返回 null

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoBasicSingle() {
    // 只有一个元素的Flow
    val singleFlow = flowOf("唯一元素")

    val result = singleFlow.single()
    val singleOrNull = singleFlow.singleOrNull()
}

reduce - 归约

reduce 把流中的元素归约成一个值，不需要初始值。

特点：

  • 归约操作 ：将 Flow 中的所有元素归约为单个值
  • 累积计算：使用第一个元素作为初始累积值
  • 顺序处理：按顺序处理每个元素进行累积

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoBasicReduce() {
    val numberFlow = flowOf(1, 2, 3, 4, 5)

    println("\u001B[33m🔄 对数字进行求和归约...\u001B[0m")

    val sum = numberFlow.reduce { accumulator, value ->
        println("\u001B[36m📊 累加: $accumulator + $value = ${accumulator + value}\u001B[0m")
        accumulator + value
    }

    println("\u001B[32m✅ 最终结果: $sum\u001B[0m")
    println("\u001B[35m💡 特点：使用第一个元素作为初始值\u001B[0m")
}

fold - 带初始值归约

fold 类似 reduce，但可以指定初始值和返回不同类型。

注意点： 针对空流时要处理异常。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoTypeConversion() {
    val numberFlow = flowOf(10, 25, 30, 45, 50)
    println("\u001B[33m📊 原始数据: 10, 25, 30, 45, 50\u001B[0m")

    // 将数字累积成统计信息字符串
    val statistics = numberFlow.fold("统计信息:\n") { acc, value ->
        val newAcc = acc + "- 数值: $value (${if (value >= 30) "高" else "低"})\n"
        println("\u001B[36m🔄 添加统计: $value\u001B[0m")
        newAcc
    }

    println("\u001B[32m✅ 最终结果:\u001B[0m")
    println(statistics)
}

count - 计数

count 计算流中元素的数量，可以带条件。

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoConditionalCount() {
    println("\n\u001B[34m2) 条件计数：统计满足条件的元素\u001B[0m")

    val numberFlow = flowOf(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)

    println("\u001B[33m📊 原始数据: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10\u001B[0m")

    val totalCount = numberFlow.count()
    println("\u001B[32m✅ 元素总数: $totalCount\u001B[0m")

    // 统计偶数
    val evenCount = numberFlow.count { it % 2 == 0 }
    println("\u001B[32m✅ 偶数个数: $evenCount\u001B[0m")

    // 统计大于5的数
    val greaterThan5Count = numberFlow.count { it > 5 }
    println("\u001B[32m✅ 大于5的数: $greaterThan5Count\u001B[0m")

    // 统计能被3整除的数
    val divisibleBy3Count = numberFlow.count { it % 3 == 0 }
    println("\u001B[32m✅ 能被3整除的数: $divisibleBy3Count\u001B[0m")
}

all - 全部满足条件

all 检查是否所有元素都满足条件，返回 Boolean 值。

特点：

  • 短路求值：遇到第一个不满足条件的元素立即返回 false
  • 空 Flow 处理 ：空 Flow 返回 true

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoBasicAll() {
    val positiveNumbers = flowOf(1, 2, 3, 4, 5)
    val allPositive = positiveNumbers.all { it > 0 }
    println("所有数字都是正数: $allPositive")
}

any - 任一满足条件

any 检查是否有任意元素满足条件。

特点：

  • 终端操作符：返回 Boolean 类型结果
  • 短路求值：遇到第一个满足条件的元素立即返回 true
  • 空 Flow 处理 ：空 Flow 返回 false（空集合的存在量词为假）

示例代码：

kotlin 复制代码 
suspend fun demoBasicAny() {
    val mixedNumbers = flowOf(1, 3, 5, 7, 8, 9)
    // 检查是否有偶数
    val hasEven = mixedNumbers.any { it % 2 == 0 }
    println("是否包含偶数: $hasEven")
}

自定义操作符

如果有一些个性化的需求官方的操作符满足不了，我们还可以自定义操作符。

自定义操作符的基本步骤：

  1. 中间操作符 ：使用 flow { } 构建器，内部 collect 并 emit，返回值还是个 Flow
  2. 终端操作符 ：直接对 Flow 调用 collect 并返回结果，返回值非 Flow 类型

自定义中间操作符

kotlin 复制代码 
// 自定义中间操作符 - 过滤出偶数
fun <T : Number> Flow<T>.filterEven(): Flow<T> = flow {
    collect { value ->
        if (value.toInt() % 2 == 0) {
            emit(value)
        }
    }
}

自定义终端操作符

kotlin 复制代码 
// 自定义终端操作符 - 计算所有元素的总和
suspend fun <T : Number> Flow<T>.sum(): Int {
    var sum = 0
    collect { value ->
        sum += value.toInt()
    }
    return sum
}

总结

Flow 的操作符体系非常丰富且设计精良，而且这些操作符基本上跟 kotlin 中集合的一些扩展 API 非常相似，概念甚至用法几乎都一样。

掌握这些操作符，对我们构建出高效、优雅、可维护的响应式数据处理系统有很大的帮助。记住：理解语义比记住 API 更重要，组合使用比单独使用更强大。

这么多操作符，其实常用的也就那些，比如 map、filter、reduce、count、all、any 等。其中，带 transform 字样的操作符相对通用，且更加的灵活强，其他的操作符大多都是基于这些操作符的组合实现的。

记不住也没关系，有个印象即可，需要的时候翻阅文档就是。

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