在 Kotlin 中，协程（Coroutines）是一种轻量级的并发编程模型，用于处理异步、并发和非阻塞代码。 它与传统线程有本质区别，并提供了更高效、更易用的并发编程方式。

1 线程的并发模型

1.1 核心特点

• 内核级调度： 线程由操作系统内核管理，创建和销毁都需要内核介入，切换涉及上下文切换，开销较大；
• 资源开销： 每个线程需要独立的栈空间，通常为 MB 级别，大量的线程会导致内核消耗过高；
• 抢占式执行： 线程可以在任意时刻被操作系统暂停，转而执行其他线程，因此需要同步机制（如锁）来保证线程安全；
• 共享内存： 同一进程内的线程共享内存空间，便于数据共享，但也容易引发竞态条件和死锁；
• 阻塞操作： 当线程执行阻塞操作（如 IO、休眠）时，整个线程会被挂起，占用系统资源；

Thread thread = new Thread(() -> {
    // 处理逻辑
});
thread.start();

1.2 适用场景

• CPU 密集型任务：多核 CPU 上的并行计算，充分利用多核优势；
• 需要真正并行的场景：如科学计算、图像处理等需要同时执行多个任务的场景；

2 协程的并发模型

2.1 核心特点

• 用户级调度： 协程由编程语言或框架（如 Kotlin 协程库）管理，调度在用户态完成，无需内核介入，开销极低；
• 资源开销： 轻量级，单个协程的栈空间通常只有 KB 级别，一个线程可以运行数千甚至数百万个协程，创建和切换协程的开销极小；
• 协作式执行： 协程只有在遇到 suspend 函数时才会主动让出控制权，不会被强制中断，因此无需锁机制即可实现线程安全；
• 非阻塞操作： 协程的 suspend 函数在挂起时不会阻塞底层线程，线程可以继续执行其他协程；
• 简化异步代码，避免回调地狱；
• 结构化生命周期管理： 协程作用域（如 viewModelScope）自动取消所有子协程，防止泄漏；

val scope = CoroutineScope(Dispatchers.IO)
for (i in 1..10) {
    scope.launch {
        println("Task $i executed by ${Thread.currentThread().name}")
        delay(1000) // 非阻塞延迟，不占用线程
    }
}
delay(2000) // 等待所有协程完成

// 回调地狱
api.fetchUser { user ->
    api.fetchProfile(user) { user ->
        api.fetchDetails(profile) { detail ->
            updateUI(details)
        }
    }
}

// 协程（顺序执行）
viewModelScope.launch {
    val user = api.fetchUser() // 挂起函数
    val profile = api.fetchProfile(user)
    val details = api.fetchDetails(profile)
    updataUI(details)
}

结构化并发：

• 作用域（CoroutineScope）
  • 定义：每个协程必须在特定的作用域内启动，作用域负责管理其生命周期；
  • 生命周期绑定：作用域通常与组件（如 Activity、ViewModel）的生命周期绑定，确保组件销毁时自动取消所有关联的协程；
  • 常见作用域：
    • viewModelScope：与 ViewModel 生命周期绑定；
    • lifecycleScope：与 Activity/Fragment 生命周期绑定；
    • 自定义作用域：通过 CoroutineScope(context) 创建；
• 父子协程关系：
  • 层次结构：协程之间形成父子关系，父协程取消时，所有子协程自动取消

parentScope.launch {
    launch {
        delay(1000)
        println("Child 1")
    }
    launch {
        delay(2000)
        println("Child 2")
        println("Child 2")
    }
}

2.2 适用场景

• IO 密集型任务：如网络请求、文件操作，协程可以在等待 IO 时释放线程资源；
• 高并发场景：需要处理大量并发连接的服务器（如 Web 服务器、消息队列）；

2.3 总结

3 协程的适用场景

4 协程的关键组件

5 总结

协程是 Kotlin 异步编程的终极解决方案，其核心优势在于：

• 轻量高效：支持大规模并发，资源消耗极低；
• 非阻塞挂起：最大化线程利用率，避免资源浪费；
• 结构化并发：通过作用域自动管理生命周期，减少泄漏风险；
• 代码简洁：以同步风格编写异步代码，告别回调地狱；