要理解suspend function
(挂起函数)的原理,我们可以从一个生活故事开始,再结合代码和时序图逐步拆解。
一、生活故事:小明的 "暂停 - 继续" 做饭任务
想象小明要做一顿早餐,步骤是:
- 煮水(需要 5 分钟,期间不用一直盯着);
- 水开后煮面条(3 分钟,期间可以做别的);
- 煮面条时煎个蛋(2 分钟,无需等待)。
如果小明是个 "阻塞型" 选手,他会站在水壶前等 5 分钟,再站在锅前等 3 分钟 ------ 全程啥也干不了,效率极低。
但小明是 "挂起型" 选手:
- 他把水壶放上去,设置了一个定时器(记着 "水开后要煮面条"),然后去准备煎蛋的材料;
- 5 分钟后定时器响了,他回来继续煮面条,同时又设置了一个定时器(记着 "面条熟了要关火"),接着去煎蛋;
- 3 分钟后定时器再响,他回来关火,早餐完成。
这里的 "煮水" 和 "煮面条" 就是挂起操作:执行到这里时,任务会 "暂停",但会留下一个 "继续执行的线索"(定时器 + 接下来的步骤),之后可以去做别的事,直到条件满足再 "恢复" 执行。
二、挂起函数的本质:不是阻塞,是 "有记忆的暂停"
在 Android 中,suspend
函数的核心是挂起时不阻塞线程,且能记住暂停时的状态,之后恢复执行。
比如一个简单的挂起函数:
kotlin
// 挂起函数:模拟"煮水"(需要5秒)
suspend fun boilWater(): Boolean {
delay(5000) // 挂起5秒(类似等水开)
return true // 水开了
}
// 挂起函数:模拟"做早餐"
suspend fun makeBreakfast() {
val waterReady = boilWater() // 第一步:煮水(挂起)
if (waterReady) {
delay(3000) // 第二步:煮面条(挂起)
println("早餐做好了!")
}
}
这个代码看起来和普通函数没区别,但编译器会对suspend
函数做特殊处理 ------ 这才是关键。
三、编译器的 "魔法":CPS 转换与状态机
suspend
函数之所以能 "暂停和恢复",是因为编译器会把它转换成带 "记忆" 的状态机,核心是两步:
1. CPS 转换:给函数加个 "继续执行的线索"
CPS(Continuation Passing Style,延续传递风格)是指:编译器会给suspend
函数增加一个Continuation
参数,用来保存 "暂停后要继续执行的逻辑"。
比如原函数boilWater()
,编译后会变成类似这样(简化版):
kotlin
// 编译器生成的函数:增加Continuation参数
fun boilWater(continuation: Continuation<Boolean>): Any? {
// 执行delay(5000),并把"继续执行的逻辑"交给continuation
return delay(5000, object : Continuation<Unit> {
override fun resumeWith(result: Result<Unit>) {
// 5秒后恢复:调用continuation,告诉它"水开了"
continuation.resume(true)
}
})
}
Continuation
就像小明的 "定时器 + 待办清单":保存了暂停时的状态(比如局部变量、下一步要执行的代码),等挂起操作完成后,通过resume
方法触发继续执行。
2. 状态机:处理多个挂起点
如果一个suspend
函数有多个挂起点(比如makeBreakfast
里调用了两次delay
),编译器会生成一个状态机类 ,用state
变量记录当前执行到哪个阶段。
比如makeBreakfast
编译后会变成类似这样(简化版):
kotlin
// 编译器生成的状态机类
class MakeBreakfastStateMachine(
private val continuation: Continuation<Unit> // 外部的继续逻辑
) : Continuation<Any?> {
var state: Int = 0 // 状态:0-初始,1-煮水后,2-煮面条后
var waterReady: Boolean = false // 保存局部变量
override fun resumeWith(result: Result<Any?>) {
try {
when (state) {
0 -> {
// 第一次执行:开始煮水
state = 1 // 下次恢复时从状态1开始
// 调用boilWater,并把自己作为continuation传入
boilWater(this)
}
1 -> {
// 从煮水恢复:获取水开的结果
waterReady = result.getOrThrow() as Boolean
if (waterReady) {
state = 2 // 下次恢复时从状态2开始
// 开始煮面条
delay(3000, this)
}
}
2 -> {
// 从煮面条恢复:完成早餐
println("早餐做好了!")
// 通知外部的continuation:任务完成
continuation.resume(Unit)
}
}
} catch (e: Exception) {
continuation.resumeWithException(e)
}
}
}
// 编译后的makeBreakfast函数:创建状态机并启动
fun makeBreakfast(continuation: Continuation<Unit>): Any? {
return MakeBreakfastStateMachine(continuation).apply { resumeWith(Result.success(Unit)) }
}
state=0
:初始状态,开始执行第一步(煮水);state=1
:从煮水恢复后,执行第二步(煮面条);state=2
:从煮面条恢复后,完成整个流程。
状态机通过state
记录进度,通过成员变量保存局部变量(如waterReady
),实现了 "暂停后记住状态,恢复后继续执行" 的效果。
四、时序图:完整流程拆解
用时序图展示makeBreakfast
的执行过程(简化版):
text
调用方 -> makeBreakfast()
│
├─ 创建状态机(state=0)并启动
│
├─ 状态机(state=0)-> boilWater(状态机自身) // 开始煮水
│
├─ boilWater -> delay(5000, 内部continuation) // 挂起5秒,释放线程
│
│ (线程空闲,去处理其他任务,比如UI刷新)
│
5秒后 ├─ delay完成 -> 内部continuation.resume(Unit) // 水开了,通知恢复
│
├─ 状态机(state=1)接收结果 -> 执行煮面条
│
├─ 状态机(state=1)-> delay(3000, 状态机自身) // 挂起3秒,释放线程
│
│ (线程继续处理其他任务)
│
3秒后 ├─ delay完成 -> 状态机.resume(Unit) // 面条熟了,通知恢复
│
├─ 状态机(state=2)-> 打印"早餐做好了"
│
└─ 状态机 -> 调用方.continuation.resume(Unit) // 整个任务完成
五、关键总结
- suspend 不是阻塞:挂起时会释放线程,让线程去处理其他任务(比如 UI 操作),这是协程高效的核心;
- 编译器的作用 :通过 CPS 转换增加
Continuation
参数,通过状态机处理多个挂起点,自动生成 "暂停 - 恢复" 的逻辑; - Continuation 的角色:保存暂停时的状态(局部变量、执行位置),是 "继续执行的线索";
- 状态机的作用 :用
state
变量记录执行进度,确保恢复时能从正确的位置继续。
简单说,suspend
函数就是编译器帮我们实现的 "有记忆的暂停任务",让线程不再傻傻等待,从而提高效率。