详解续体(Continuation)

前言

是否拥有一等公民续体是区分标准函与可挂起函数的关键。但续体什么呢？在程序每次调用函数时，程序都会把函数添加到调用栈中。这个调用栈是所有函数共有的，按函数调用顺序排列的，栈中的函数都保存在内存中，且都尚未完成。续体操作这个执行流程进而帮助处理调用栈。

您已经了解到续体是一个回调，但在非常低的系统级别实现。更准确的解释是：它是程序控制状态的抽象包装器。它有办法控制程序如何和何时进一步执行，以及它的结果是什么——一个异常或一个值。

当函数执行完成，程序将其从调用栈中取出，并继续执行下一个函数。问题是系统如何知道每个函数执行后返回的位置信息？此信息保存在上述续体中。

每个续体都包含一些关于调用函数的上下文的信息。像局部变量一样，函数传递的参数，调用它的线程等等。当一个函数结束时，通过使用这些信息，系统可以简单地依靠续体来告诉它需要到哪里。

试着从函数调用到结束看看一个函数和一个续体的生命周期是什么。

调用栈

当一个程序第一次启动时，它的调用堆栈只有一个入口——初始函数，通常称为 main。这是因为在其中还没有调用其他函数。初始函数很重要，因为当程序结束时，它会回调 main 函数的续体，从而完成程序，并通知系统将其从内存中释放。

随着程序的运行，它会调用其他函数，将它们添加到调用栈中。

Call stack with continuation

所以如果您有这段代码fun main() {}，程序级续体的生命周期包含在主函数的括号内。但是当另一个函数调用时，系统要做的第一件事就是为新函数创建一个新的续体。系统会为新续体添加一些信息，比如它的父函数是谁以及它的续体对象是谁——在本例中是 main 函数。同时它也会携带有关调用函数的代码行、使用哪些参数以及它的返回类型应该是什么。

看看以下代码片段会发生什么：

fun main() {
    val numbers = listOf(1, 2, 5)
}

系统会创建一个续体，它将存在于 listOf 中。
首先，它知道它是在 main 的第一行被调用的，所以它可以在完成时返回到代码中的适当位置。
接下来，它知道它的父函数是 main。这意味着 listOf 会完成这个程序，并将调用一直传播到初始续体。例如，这可能在发生异常时发生。最后，它知道传递给 listOf 的参数是一个可变参数数组，其值为 1、2、5，并且在函数完成时，我们应该得到一个 List<Int>。
通过这些信息，它将函数执行和生命周期从调用点引导至返回语句。

在更深层次上，这就像声明一个局部变量，使用指向该变量的指针调用初始化函数，然后在其他地方设置该值——在 listOf 中，然后使用 goto 语句返回初始化函数调用后的一行，此时已有返回的变量以供后续使用。

另一个可以用来解释续体的例子是电子游戏。在大多数电子游戏中，您都有称为检查点的东西。当您进行冒险并探索时，这就像调用一个函数。您必须走一段距离并完成一组较小的任务才能继续。

当您完成上诉任务后，您可以返回检查点并完成冒险。另一方面，如果发生了不好的事情——您在游戏中的任务失败了，这类似于在计算中抛出异常。您始终可以重新加载游戏并从检查点重新开始。如果将函数包装在 try/catch 块中，则可以实现类似的行为，因为您可以有效地返回检查点并重新开始。

注：此小节的 Continuation 并非 Kotlin 协程中的 Continuation 类，而是上一节描述的系统内置的、不可见的 Continuation。

处理续体

在 getUser 的最新版本中，您将使用 Coroutines API 中的 suspendCoroutine。它是一个顶级函数，允许您创建协程，就像 launch 一样，但它专门用于返回值，而不是启动工作。suspendCoroutine 的另一个不同之处在于它接受一个 lambda 作为参数，它的类型是block: (Continuation<T>) -> Unit。这意味着您可以将 Continuation 作为一等公民处理，随意调用对象上的函数。这允许手动进行控制状态和控制流操作。

Continuations 上可用的函数是 resume、resumeWith 和 resumeWithException 您还可以通过调用 continuation.context 访问 CoroutineContext。稍后您将在 “第 6 章：协程上下文” 中了解上下文。

进一步分析 Continuation，resume 传递了 T 类型的成功值，无论您尝试从协程返回哪种类型。当您认为协程中的条件有效并希望返回到其余代码时，您可以使用它。resumeWithException 接受一个 Throwable，以防出现问题。这允许您完成带有错误的协程，您可以稍后捕获并处理该错误。

这提供了从函数返回值的惊人能力，这可能是异步的，而不知道它们背后是什么。就像 API 就应该是那样一样。您可能在想：但是如果函数没有结束呢？

在这种情况下，您将再次等待一个没有到来的值，从而再次导致另一个停止问题，您的代码被无限期挂起。

Function state

为了解决这个问题，最好是使用续体积极应对。不管怎样，尽量总是返回一个结果，即使它只是一个异常。至少在这种情况下，您的函数将会结束，您也会有一些事情要处理。幸运的是，Continuation 有一个功能可以做到这一点。它被称为 resumeWith，它接受前面提到的 Result 对象。Result 只能是特定时间的两种状态之一。要么是成功，持有您需要的值，要么是失败，持有异常。

它还包含一些实用函数，例如 runCatching，它接收一个它尝试运行的 lambda，在成功情况下以获取某些值。如果出现问题，它会在 try/catch 块的帮助下捕获异常并最终返回失败结果。Continuation 收到 Result 后，将其解包并获取值或异常，以便您自己处理。

每当您使用 suspendCoroutine 或任何其他通过续体来返回值的方式时，强烈建议您强制使用上诉方法，这样您就不会遇到永远不会完成的协程。

注：此小节的 Continuation 并非系统内置的、不可见的 Continuation，而是 Kotlin 协程中的 Continuation 类。

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