Диспетчери та спільний стан

Контекст і диспетчери

Контекст містить Job, диспетчер, ім’я корутини та інші елементи. withContext тимчасово змінює контекст і повертає результат блоку. Це звичайний спосіб винести блокувальне читання файлу з потоку інтерфейсу або виконати обчислення на робочому пулі.

• Dispatchers.Default – обчислювальна робота на пулі потоків.
• Dispatchers.IO – блокувальні файлові, мережеві, JDBC-операції.
• Dispatchers.Main – потік графічного інтерфейсу за наявності відповідного модуля платформи.
• Dispatchers.Unconfined починає виконання без прив’язки до певного потоку; після призупинення відновлення залежить від операції. Це спеціальний інструмент, не універсальний «швидкий» режим.

Рис. 13.4. Диспетчер обирають за характером роботи

limitedParallelism(n) обмежує паралельне виконання певного представлення диспетчера. Це не семафор для цілого suspend-блоку: після призупинення можуть просуватися інші задачі. Для обмеження кількості одночасних операцій, включно з їхнім очікуванням, застосовують Semaphore.withPermit. Для взаємного виключення – Mutex.

CoroutineName("download") допомагає розрізняти задачі в журналі. Ім’я потоку не є надійним ідентифікатором корутини: вона може відновитися на іншому потоці того самого диспетчера.

Спільний змінний стан

Операція balance += amount складається з читання, додавання та запису. Дві корутини на різних потоках можуть прочитати однакове старе значення і втратити одне оновлення. volatile забезпечує видимість доступу, але не робить таку послідовність атомарною. Для простого лічильника придатний AtomicInteger; для кількох пов’язаних полів потрібна одна захищена критична секція.

Mutex – взаємне виключення для корутин. Очікування зайнятого м’ютекса призупиняє корутину. withLock звільняє його і при винятку. Один м’ютекс має захищати всі доступи до конкретного інваріанта; локальний новий Mutex() у кожному виклику нічого не синхронізує між викликами.

Приклад 3. Поповнення рахунку

Усі суми подаємо цілими копійками. Немає округлень Double. Після joinAll діти вже завершені, тому батько може перевірити кінцевий баланс. Випадкові затримки для правильності не потрібні.

import kotlinx.coroutines.*
import kotlinx.coroutines.sync.Mutex
import kotlinx.coroutines.sync.withLock

class Account {
    private val mutex = Mutex()
    private var cents = 0L

    suspend fun deposit(amount: Long) {
        require(amount > 0)
        mutex.withLock {
            cents = Math.addExact(cents, amount)
        }
    }

    suspend fun balance(): Long = mutex.withLock { cents }
}

fun main() = runBlocking {
    val account = Account()
    List(20) {
        launch(Dispatchers.Default) {
            repeat(100) { account.deposit(1) }
        }
    }.joinAll()
    check(account.balance() == 2000L)
    println("Баланс: ${account.balance()} коп.")
}

Баланс: 2000 коп.

Нульове чи від’ємне поповнення порушує передумову й не змінює баланс. Math.addExact запобігає тихому переповненню Long. Для переказу між двома рахунками захист лише одного поля вже недостатній: операція має зберігати сумарний баланс. У темі 14 цей інваріант захищатиме транзакція бази даних.

Канали як передавання роботи

Channel<T> передає елементи від виробника споживачеві. send та receive можуть призупиняти виконання; місткість обмежує накопичення. Кілька споживачів одного каналу ділять елементи між собою, а не отримують кожен усі повідомлення. Виробник закриває канал після завершення; цикл for (x in channel) вичитує залишок і закінчується. Скасування власника має також завершувати виробників та споживачів.

Канал зручний для черги замовлень, але для потоку показань із перетвореннями краще починати з Flow. select дозволяє очікувати кілька альтернативних операцій; у цьому курсі це оглядовий інструмент. Не слід додавати його, коли звичайна структурована область та один канал виражають задачу простіше.