協同程式

應用程式通常需要同時執行多個任務，例如回應使用者輸入、載入資料或更新螢幕。 為了支援這一點，它們依賴並行（concurrency），這讓各個操作可以獨立執行而不會互相阻塞。

並行執行任務最常見的方式是使用執行緒（thread），這是由作業系統管理的獨立執行路徑。 然而，執行緒相對較重，建立過多執行緒可能會導致效能問題。

為了支援高效的並行，Kotlin 使用圍繞著 協同程式（coroutine） 構建的非同步程式設計，這讓您可以使用暫停函式（suspending function），以自然、循序的方式撰寫非同步程式碼。 協同程式是執行緒的輕量級替代方案。 它們可以在不阻塞系統資源的情況下暫停，且對資源友善，使其更適合細粒度的並行作業。

大多數的協同程式功能是由 kotlinx.coroutines 程式庫提供的， 該程式庫包含用於啟動協同程式、處理並行、處理非同步串流等工具。

如果您是初次接觸 Kotlin 中的協同程式，在深入探討更複雜的主題之前，請先從 協同程式基礎 指南開始。 本指南透過簡單的範例介紹了暫停函式、協同程式建立器和結構化並行（structured concurrency）等核心概念：

參考 KotlinConf app 範例專案，了解協同程式在實務中如何使用。

協同程式概念

kotlinx.coroutines 程式庫提供了執行並行任務、結構化協同程式執行以及管理共用狀態的核心建構區塊。

暫停函式與協同程式建立器

Kotlin 中的協同程式是建立在暫停函式之上的，暫停函式允許程式碼暫停與恢復執行而不阻塞執行緒。 suspend 關鍵字用於標記可以非同步執行長時間操作的函式。

要啟動新的協同程式，請使用協同程式建立器，例如 .launch() 和 .async()。 這些建立器是 CoroutineScope 的擴充方法， 它定義了協同程式的生命週期並提供協同程式上下文（coroutine context）。

您可以在 協同程式基礎 和 組合暫停函式 中了解更多關於這些建立器的資訊。

協同程式上下文與行為

從 CoroutineScope 啟動協同程式會建立一個控管其執行的上下文。 像是 .launch() 和 .async() 的建立器函式會自動建立一組定義協同程式行為的元素：

• Job 介面追蹤協同程式的生命週期並啟用結構化並行。
• CoroutineDispatcher 控制協同程式執行的位置，例如在背景執行緒上或 UI 應用程式的主執行緒上。
• CoroutineExceptionHandler 處理未捕獲的例外。

這些元素與其他可能的元素共同構成了 協同程式上下文，該上下文預設從協同程式的父級繼承。 此上下文形成了一個支援結構化並行的階層結構，相關的協同程式可以被整合地取消或成組地處理例外。

非同步流與共用可變狀態

Kotlin 提供了多種讓協同程式進行通訊的方式。 根據您想要在協同程式之間共用值的方式，選擇以下選項之一：

• Flow 僅在協同程式主動收集（collect）它們時才會產生值。
• Channel 允許複數個協同程式傳送與接收值，且每個值只會傳遞給正好一個協同程式。
• SharedFlow 會持續地將每個值共用給所有活動中的收集協同程式。

當多個協同程式需要存取或更新相同的資料時，它們會 共用可變狀態。 如果沒有協調，這可能會導致資料競爭（race condition），即各項操作以不可預測的方式互相干擾。 為了安全地管理共用可變狀態，請使用 StateFlow 來封裝共用資料。 接著，您可以從一個協同程式更新它，並從其他協同程式收集其最新值。

如需更多資訊，請參閱 非同步流、通道 (Channels) 以及 協同程式與通道教學。

後續步驟

• 在 協同程式基礎指南 中學習協同程式、暫停函式和建立器的基本原理。
• 在 組合暫停函式 中探索如何結合暫停函式並建構協同程式管線。
• 了解如何使用 IntelliJ IDEA 中的內建工具來 偵錯協同程式。
• 關於 Flow 專有的偵錯，請參閱 使用 IntelliJ IDEA 偵錯 Kotlin Flow 教學。
• 閱讀 使用協同程式進行 UI 程式設計指南 以了解基於協同程式的 UI 開發。
• 查看 在 Android 中使用協同程式的最佳實務。
• 查閱 kotlinx.coroutines API 參考文件。