Kotlin协程的JVM实现源码分析（上）

本文从协程的启动launch源码入手分析，协程JVM实现分为两篇：

1. 协程启动和执行源码分析
2. 无栈协程 和 Continuation

基本环境：

• IntelliJ IDEA 2023.3.2
• Kotlin 1.8.20
• kotlinx-coroutines-core 1.7.3
• gradle 8.2

一、协程的启动和执行

以 GlobalScope.launch 启动协程分析：

public fun CoroutineScope.launch(context: CoroutineContext = EmptyCoroutineContext,start: CoroutineStart = CoroutineStart.DEFAULT,block: suspend CoroutineScope.() -> Unit
): Job {val newContext = newCoroutineContext(context)val coroutine = if (start.isLazy)LazyStandaloneCoroutine(newContext, block) elseStandaloneCoroutine(newContext, active = true)coroutine.start(start, coroutine, block)return coroutine
}

调用关系：CoroutineScope.launch -> StandaloneCoroutine.start ->
CoroutineStart.invoke -> block.startCoroutineCancellable。

1. startCoroutineCancellable 启动流程

启动协程，默认 执行 block.startCoroutineCancellable 扩展方法：

internal fun <R, T> (suspend (R) -> T).startCoroutineCancellable(receiver: R, completion: Continuation<T>,onCancellation: ((cause: Throwable) -> Unit)? = null
) =runSafely(completion) {createCoroutineUnintercepted(receiver, completion).intercepted().resumeCancellableWith(Result.success(Unit), onCancellation)}

说明：

1. createCoroutineUnintercepted, 创建 Continuation；
2. intercepted，拦截生成 DispatchedContinuation；
3. resumeCancellableWith，调度器 派发 执行协程。

intercepted()

关键在 intercepted() 方法：

• 获取 ContinuationInterceptor，默认值是 Dispatchers.Default,
• 使用 CoroutineDispatcher.interceptContinuation 生成 DispatchedContinuation

// ContinuationImpl 拦截方法
@Transient
private var intercepted: Continuation<Any?>? = nullpublic fun intercepted(): Continuation<Any?> =intercepted?: (context[ContinuationInterceptor]?.interceptContinuation(this) ?: this).also { intercepted = it }// Dispatchers.Default 源码
public final override fun <T> interceptContinuation(continuation: Continuation<T>): Continuation<T> =DispatchedContinuation(this, continuation)

resumeCancellableWith

DispatchedContinuation.resumeCancellableWith 实现了 调度器（线程池）的任务 派发，也就是 Runnable：

inline fun resumeCancellableWith(result: Result<T>,noinline onCancellation: ((cause: Throwable) -> Unit)?
) {val state = result.toState(onCancellation)if (dispatcher.isDispatchNeeded(context)) {_state = stateresumeMode = MODE_CANCELLABLEdispatcher.dispatch(context, this)} else {executeUnconfined(state, MODE_CANCELLABLE) {if (!resumeCancelled(state)) {resumeUndispatchedWith(result)}}}
}

默认执行到：
dispatcher.dispatch(context, this)，此时调度器 派发 执行。
DispatchedContinuation 实现了 Runnable 接口， run() 调用即开始执行阶段，接下来分析。

2. DispatchedContinuation

DispatchedContinuation 继承 DispatchedTask，委托了 Contanuation。

协程的最终执行：

DispatchedContinuation.resumeCancellableWith -> dispatcher.dispatch()
-> DispatchedTask.run() -> DispatchedContinuation.continuation.resumeWith。

最终 DispatchedContinuation.continuation 也就是我们 launch {} 块生成的 SuspendLambda 类对象。

ContinuationImpl

无论是 launch {} 块生成的 SuspendLambda类，还是 suspend fun 函数 生成 ContinuationImpl 匿名类。
它们都 继承 BaseContinuationImpl。

基类 BaseContinuationImpl，实现了 resumeWith：

try {val outcome = invokeSuspend(param)if (outcome === COROUTINE_SUSPENDED) returnResult.success(outcome)
} catch (exception: Throwable) {Result.failure(exception)
}

调用了 抽象 invokeSuspend，也就是 launch {} 块编译后的代码。

执行完成后，会执行 协程 completion.resumeWith(outcome)，最终完成。

resumeWith -> onCompletionInternal -> onCompleted 或 onCancelled

launch {} 块编译代码分析

launch {} 和 async {} 编译后，都继承 SuspendLambda。

反编译.class，通过 jadx-gui 看到 块 代码一般是下面 形式：

public static final class AnonymousClass1 extends SuspendLambda implements Function2<CoroutineScope, Continuation<? super Unit>, Object> {int label;@NotNullpublic final Continuation<Unit> create(@Nullable Object value, @NotNull Continuation<?> continuation) {return new AnonymousClass1(continuation);}@Nullablepublic final Object invoke(@NotNull CoroutineScope p1, @Nullable Continuation<? super Unit> continuation) {return create(p1, continuation).invokeSuspend(Unit.INSTANCE);}@Nullablepublic final Object invokeSuspend(@NotNull Object $result) {// launch {} 执行代码块 逻辑，会编译到这里...}
}

小结

通过launch启动协程源码分析，了解了：

• Dispatchers 调度器何时派发任务
• 协程 Continuation 挂起、执行 和 恢复

补充类图

Continuation

DispatchedContinuation

关键类和文件

1. kotlin.coroutines.Continuation.kt
2. kotlin.coroutines.CoroutineContext
3. kotlin.coroutines.jvm.internal.BaseContinuationImpl.kt 对应 Continuation 默认实现。
4. kotlinx.coroutines.CoroutineStart 启动线程方式、调用

文档

• kotlin coroutines
• kotlin KEEP | Offcial
• Advanced coroutines concepts | Android
• 分析Kotlin协程实现原理
• 探索 Kotlin 协程原理
• KotlinConf 2017 - Deep Dive into Coroutines on JVM
• Koltin 协程(非阻塞式挂起)实现原理（五）
• kotlinx-coroutines-core 1.7.3源码
• https://doordash.engineering/2021/11/09/the-beginners-guide-to-kotlin-coroutine-internals/
• CancellableContinuationImpl.kt