走完前幾節之後，Coroutine（協程）的形狀已經算清晰：它解決非同步程式的可讀性問題，採協同式多工（Cooperative Multitasking），用無堆疊協程（Stackless Coroutine）的方式實作。本節把實作面落地，把 Kotlin Coroutine 的三個核心要素整理成一份地圖：CoroutineScope、suspend 函式（suspend function）、Dispatcher（調度器）。

三大要素總覽#

這三個要素是任何 Coroutine 程式都會用到的基本骨架。後面討論 builders、結構化併發、Channel、Flow 時，都建立在它們之上。

CoroutineScope#

CoroutineScope 描述「這群 Coroutine 該活多久」。常見的建立方式有三種：

• coroutineScope { ... }：建立一個新的 scope，但不啟動新的 Coroutine。內部的 CoroutineContext 是從外部繼承來的，常用來把多個並行任務組合成一個。
• launch { ... }：在現有 scope 中啟動新的 Coroutine，回傳 Job，可以用 start()、join() 控制執行時機。適合沒有回傳值的非同步任務。
• async { ... }：與 launch 類似，但回傳 Deferred<T>，呼叫 await() 可以拿到結果。適合有回傳值的非同步任務。

suspend fun showContents() = coroutineScope {
    launch {
        val token = login(userName, password)
        val contents = fetchLatestContents(token)
        withContext(Dispatchers.Main) {
            showContents(contents)
        }
    }
}

suspend function#

suspend 函式（suspend function）用 suspend 關鍵字標記，意思是「這個函式可能會暫停目前的 Coroutine」。

suspend fun loadProfile(): Profile = coroutineScope {
    val basic = async { fetchBasic() }
    val avatar = async { fetchAvatar() }
    Profile(basic.await(), avatar.await())
}

幾條使用規則：

• suspend 函式只能在另一個 suspend 函式或 CoroutineScope 中呼叫。
• 在 suspend 函式裡呼叫普通函式沒有限制。
• 編譯器會把 suspend 函式拆成狀態機，並隱性傳入一個 Continuation。

Coroutine 函式庫提供了一些常用的 top-level suspend 函式：

• delay(timeMs)：暫停 Coroutine 一段時間，但不會阻塞執行緒。
• yield()：把 CPU 讓給同一個 Dispatcher 上的其他任務。
• withContext(context)：在當下 scope 中切換 CoroutineContext，例如改用其他 Dispatcher。
• withTimeout(timeMs)：超過時間還沒完成就擲出例外。
• withTimeoutOrNull(timeMs)：超時時回傳 null 而非擲出例外。
• awaitAll(deferreds)：等所有 Deferred 完成，或其中之一失敗。
• joinAll(jobs)：等所有 Job 完成，相當於 jobs.forEach { it.join() }。

把「會等待」的動作都寫成 suspend 函式，是 Coroutine 程式的慣例。這讓呼叫者一眼就能看出函式可能會暫停，編譯器也能在背後把狀態機接好。

Dispatcher#

Dispatcher（調度器）決定 Coroutine 跑在哪條執行緒上。Kotlin 內建四種：

• Dispatchers.Default：CPU 密集任務的預設池，背景運算用。
• Dispatchers.Main：主執行緒，負責畫面更新（在 Android 或 JavaFX 等 UI 平台才會有實際實作）。
• Dispatchers.IO：把阻塞型 I/O 任務交給共享執行緒池執行。
• Dispatchers.Unconfined：不指定執行緒，Coroutine 在呼叫者目前所在的執行緒上開始。

如果建立 CoroutineScope 時沒指定 Dispatcher，預設使用 Dispatchers.Default。需要切換時用 withContext：

suspend fun loadAndRender() {
    val data = withContext(Dispatchers.IO) {
        readFromDisk()
    }
    withContext(Dispatchers.Main) {
        render(data)
    }
}

三者怎麼合作#

把三個要素湊在一起看：

1. 進入點是 CoroutineScope，它決定 Coroutine 的生存範圍與預設的 CoroutineContext。
2. 在 scope 中呼叫 suspend 函式，讓編譯器產生狀態機，描述「等待」的語意。
3. Dispatcher 把每段執行片段排到合適的執行緒上跑，必要時透過 withContext 切換。

這三個要素的關係，可以用「scope 提供範圍、suspend 描述任務、dispatcher 決定執行緒」來記。後面討論結構化併發時，會看到 scope 透過 Job 把任務取消、例外處理串成一整套機制。

小結#

• Coroutine 的三大要素是 CoroutineScope、suspend 函式、Dispatcher（調度器）。
• CoroutineScope 限定 Coroutine 的生存範圍，常用 coroutineScope、launch、async 三種建立方式。
• suspend 函式描述「可能暫停」的工作，內建 delay、yield、withContext、withTimeout 等便利函式。
• Dispatcher 決定 Coroutine 跑在哪條執行緒上，預設是 Dispatchers.Default，常見搭配還有 Main、IO、Unconfined。

原文出處#

• 原書/iThome：https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10262562