Android kotlin 加线程锁 kotlin synchronized

使用Kotlin时，我们通常使用@Synchronized实现线程间同步，因此很多刚接触协程的同学，视图在挂起函数上添加@Synchronized以实现”协程间同步”，这是否有效呢？

1. 协程+Synchronized ？

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通常，协程可以帮助我们执行并行任务：

suspend fun doSomething(i: Int) {
    println("#$i enter critical section.")

    // do something critical
    delay(1000)

    println("#$i exit critical section.")
}

fun main() = runBlocking {
    repeat(2) { i ->
        launch(Dispatchers.Default) {
            println("#$i thread name: ${Thread.currentThread().name}")
            doSomething(i)
        }
    }
}

从日志可以看出，两个任务的enter和exit并行输出，并没有先后顺序

#0 thread name: DefaultDispatcher-worker-1
#1 thread name: DefaultDispatcher-worker-2
#0 enter critical section.
#1 enter critical section.
#1 exit critical section.
#0 exit critical section.

接下来添加@Synchronized试试看：

@Synchronized
suspend fun doSomething(i: Int) {
    println("#$i enter critical section.")

    // do something
    delay(1000)

    println("#$i exit critical section.")
}

fun main() = runBlocking {
    repeat(2) { i ->
        launch(Dispatchers.Default) {
            println("#$i thread name: ${Thread.currentThread().name}")
            doSomething(i)
        }
    }
}

#0 thread name: DefaultDispatcher-worker-2
#0 enter critical section.
#1 thread name: DefaultDispatcher-worker-1
#1 enter critical section.
#0 exit critical section.
#1 exit critical section.

对于普通函数，由于Synchronized的添加，两个线程应该顺序执行，但是上面日志显示，对于挂起函数，无论添加Synchronized与否，仍然是并行执行的（enter，exit 同时输出 ）。

我们换一种写法，在挂起函数内部添加Synchronized试试：

val LOCK = Object()

suspend fun doSomething(i: Int) {
    synchronized(LOCK) {
        println("#$i enter critical section.")

        // do something
        delay(1000) // <- The 'delay' suspension point is inside a critical section

        println("#$i exit critical section.")
    }
}

fun main() = runBlocking {
    repeat(2) { i ->
        launch(Dispatchers.Default) {
            println("#$i thread name: ${Thread.currentThread().name}")
            doSomething(i)
        }
    }
}

出现如下编译错误：

"The 'delay' suspension point is inside a critical section"

2. 协程同步需使用Mutex

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上线实验证明Synchronized无法用在协程同步的场景，协程同步应该使用Mutex

val mutex = Mutex()

suspend fun doSomething(i: Int) {
    mutex.withLock {
        println("#$i enter critical section.")

        // do something
        delay(1000) // <- The 'delay' suspension point is inside a critical section

        println("#$i exit critical section.")
    }
}

fun main() = runBlocking {
    repeat(2) { i ->
        launch(Dispatchers.Default) {
            println("#$i thread name: ${Thread.currentThread().name}")
            doSomething(i)
        }
    }
}

#0 thread name: DefaultDispatcher-worker-1
#1 thread name: DefaultDispatcher-worker-2
#1 enter critical section.
#1 exit critical section.
#0 enter critical section.
#0 exit critical section.

3. 挂起函数的本质

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为什么Synchrnoized无效呢？这需要从挂起函数的实现中寻找答案

设想一个常见的前后端通信场景：

1. 远程获取token
2. 根据token创建post
3. 客户端显示

普通的写法要借助CPS（Continuation-passing style），简单地说即回调

class Item()
class Post()

//1 .获取token
fun requestToken(callback: (String) -> Unit) {
    // ... remote service
    callback("token")
}

//2. 创建post
fun createPost(token: String, item: Item, callback: (Post) -> Unit) {
    // ... remote service
    callback(Post())
}
//3. 显示
fun processPost(post: Post) {
    // do post
}

fun postItem(item: Item) {
    requestToken { token ->
        createPost(token, item) { post ->
            processPost(post)
        }
    }
}

如果使用挂起函数实现同样逻辑：

class Item()
class Post()

suspend fun requestToken(): String {
    // get token from api
    return "token"
}

suspend fun createPost(token: String, item: Item): Post {
    // create post
    return Post()
}

fun processPost(post: Post) {
    // do post
}

suspend fun postItem(item: Item) {
    val token = requestToken()
    val post = createPost(token, item)
    processPost(post)
}

挂起函数让我们摆脱了CPS带来的模板代码，但是其本质只不过是CPS的语法糖，反编译后的suspend函数依然要依靠回调完成功能：

// kotlin
suspend fun createPost(token: String, item: Item): Post { ... }

// Java/JVM
Object createPost(String token, Item item, Continuation<Post> cont) { ... }

Continuation其实是一个callback

interface Continuation<in T> {
    val context: CoroutineContext
    fun resume(value: T)
    fun resumeWithException(exception: Throwable)
}

上面例子中postItem中的一连串suspend函数调用，反编译后相当于多个callback的嵌套，只不过协程用label+递归调用的方式避免了嵌套：

suspend fun postItem(item: Item, label: Int) {
    switch (label) {
        case 0:
            val token = requestToken()
        case 1:
            val post = createPost(token, item)
        case 2:
            processPost(post)
    }
}

这一连串调用是有状态的，所以定义ThisSM保存当前状态，ThisSM实现Continuation了resume接口，更新自身状态后通过resume流转到下一个处理阶段，实现所谓的状态机模型

fun postItem(item: Item, cont: Continuation) {
    val sm = cont as? ThisSM ?: object : ThisSM { 
        val initialCont = cont
        fun resume() {
            postIem(null, this)
        }
     }
    switch (sm.label) {
        case 0:
            sm.item = item
            sm.label = 1
            requestToken(sm)
        case 1:
            val item = sm.item
            val token = sm.result as String
            sm.label = 2
            createPost(token, item, sm)
        case 2:
            processPost(post)
            sm.initialCont.reusme()
    }
}

更多suspend函数的内容，可以参考 解密Kotlin协程的suspend修饰符

4. 为什么Synchrnoized无效

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讲了这么多，为什么Synchrnoized对于suspend函数无效呢？

再看一下开头的例子

@Synchronized
suspend fun doSomething(i: Int) {
    println("#$i enter critical section.")

    // do something
    delay(1000)

    println("#$i exit critical section.")
}

反编译后是这样的

@Synchronized
fun doSomething(i: Int, cont: Continuation) {
    val sm = cont as? ThisSM ?: ThisSM { ... }
    switch (sm.label) {
        case 0:
            println("#$i enter critical section.")

            sm.label = 1
            delay(1000, sm)
        case 1:
            println("#$i exit critical section.")
    }
}

delay调用后，doSomething函数就退出了，Synchronized也就无效了，而delay也是异步调用，后续的doSomething已经不受lock影响了。所以只有 thread name和 enter 在日志上保持了串行，enter和exit 仍然是并行输出

参考

解密Kotlin协程的suspend修饰符