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Kotlin Coroutine ハンズオン
by Droidkaigi
Wasabeef
#droidkaigi_roadshow
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About me
Daichi Furiya (降矢 大地)
Google Developers Expert
CATS, CyberAgent
@wasabeef_jp wasabeef
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Kotlin Coroutine ハンズオン
by Droidkaigi
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コードラボに必要に必要知識の学習
Android における非同期処理
Kotlin coroutines
この発表のゴールは..
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Android における非同期処理
Thread, AsyncTask, Loader,
IntentService
RxJava
Kotlin coroutines
Index
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Android Threading
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まず Android のスレッドにおいては初心者
の頃、もしくは Android アプリ開発黎明期
に一度くらいは体験したことがあるであろう
スレッド関連の例外といえば…
Android Threading
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CalledFromWrongThreadException
android.view.ViewRootImpl:
Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.
at android.view.ViewRootImpl.checkThread(ViewRootImpl.java:7900)
at android.view.ViewRootImpl.requestLayout(ViewRootImpl.java:1170)
at android.view.View.requestLayout(View.java:20043)
at android.view.View.requestLayout(View.java:20043)
at android.view.View.requestLayout(View.java:20043)
at android.view.View.requestLayout(View.java:20043)
at android.view.View.requestLayout(View.java:20043)
at android.view.View.requestLayout(View.java:20043)
at android.view.View.requestLayout(View.java:20043)
at android.widget.TextView.checkForRelayout(TextView.java:8024)
at android.widget.TextView.setText(TextView.java:4959)
at android.widget.TextView.setText(TextView.java:4786)
at android.widget.TextView.append(TextView.java:4451)
at android.widget.TextView.append(TextView.java:4441)
メインスレッド以外から View などの画面更新をしようとした場合に発生する例外
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NetworkOnMainThreadException
FATAL EXCEPTION: main
android.os.NetworkOnMainThreadException
at android.os.StrictMode.onNetwork(StrictMode.java:1084)
at java.net.InetAddress.lookupHostByName(InetAddress.java:391)
at java.net.InetAddress.getAllByNameImpl(InetAddress.java:242)
at java.net.InetAddress.getAllByName(InetAddress.java:220)
at libcore.net.http.HttpConnection.(HttpConnection.java:71)
at libcore.net.http.HttpConnection.(HttpConnection.java:50)
at libcore.net.http.HttpConnection.connect(HttpConnection.java:351)
…
at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:551)
at dalvik.system.NativeStart.main(Native Method)
メインスレッドから http request をしようとした場合に発生する例外
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そして、Android のスレッドにおいてのポイ
ントとして主に二つの分類になるると思います
Activity, Fragment のライフサイクルに紐づ
けられるものとそうでないもの。
Android Threading
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Thread, Handler
AsyncTask
Loader
IntentService
RxJava
etc...
Android Threading
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Thread, Handler
(API level 1)
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Thread, Handler
class SampleActivity : AppCompatActivity() {
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
Thread {
val bitmap = loadBitmap("https://wasabeef.jp/image.png")
Handler(mainLooper).post {
imageView.setImageBitmap(bitmap)
}
}.start()
}
}
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もっとも古くからある原始的な非同期処理
ライフサイクルに紐づいていない
Thread, Handler はあらゆる非同期処理の内部
実装で使われている
今、これらだけでアプリ開発するのは telnet で
メール送受信するようなものです
Thread, Handler のメリットデメリット
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AsyncTask
(API level 3)
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AsyncTask
class SampleActivity : AppCompatActivity(R.layout.activity_sample) {
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
MyTask(imageView).execute("https://wasabeef.jp/image.png")
}
inner class MyTask(view: ImageView) : AsyncTask() {
private val imageWeakRef = WeakReference(view)
override fun doInBackground(vararg params: String): Bitmap {
return loadBitmap(params[0])
}
override fun onPostExecute(bitmap: Bitmap) {
imageWeakRef.get()?.setImageBitmap(bitmap)
}
}
}
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古くからある非同期処理
ライフサイクルに紐づいていない
Thread, Handler のヘルパークラス
AsyncTask 内で View を持つ場合には
WeakReference などを使う
API level によって同時実行数が異なる
AsyncTask
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Loader
(API level 11)
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AsyncTask がライフサイクルに対して対
応が難しいところを改良したが、その結果
複雑になった
API 28 で廃止された
ViewModel, LiveData の出現により。
Loader
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IntentService
(API level 3)
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IntentService
UI の更新向きではないので、用途が少し違います
class SampleActivity : AppCompatActivity(R.layout.activity_sample) {
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
startService(Intent(this, SampleService::class.java))
}
}
// AndroidManifest.xml ͷՃ͕ඞཁ
//
class SampleService : IntentService("SampleService") {
override fun onHandleIntent(intent: Intent?) {
// Do something
}
}
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ライフサイクルに紐づいていない
生存期間が長い
アプリがバックグラウドにいっても処理継
続したいものや、通知などで使われている
UI の更新には向いていない
IntentService
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RxJava
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RxJava
スライド数枚では説明しきれないくらい、機能がたくさんあります
class SampleActivity : AppCompatActivity(R.layout.activity_sample) {
private lateinit var compositeDisposable: CompositeDisposable
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
compositeDisposable = CompositeDisposable()
val observable = Observable.create { emitter ->
val bitmap = loadBitmap("https://wasabeef.jp/image.png")
emitter.onNext(bitmap)
emitter.onComplete()
}.subscribeOn(Schedulers.io())
.observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
.subscribe(
{ bitmap -> imageView.setImageBitmap(bitmap) },
{ error -> /** do something **/ })
.addTo(compositeDisposable)
}
}
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ライフサイクルに紐づいている（紐づけられる）
リアクティブプログラミング
非同期処理ライブラリというわけではない
今でもスタンダードなライブラリ
機能全体を把握するのは難しく、学習コストが高い（と思う）
でも便利で、今でも使いたくなる
LiveData で複雑なことやりたい場合は RxJava で入れたり
する
RxJava
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Kotlin
Coroutines
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コルーチンとは？
suspend 関数
Coroutine Context
Coroutine Builders
Concurrent Execution
（並列処理）
Index
Blocking Builder
CoroutineScope
Job
Dispatchers
withContext
Exception Handling
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コルーチンとは？
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ライフサイクルに紐づいている（紐づけられる）
軽量スレッド
Android 界では 2019 年の流行語
ドキュメントの説明が難しい（気がする）
コルーチン
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Kotlin/KEEP によるとコルーチンは
「一時停止可能な計算のインスタンス」
であると定義されています。
コルーチンとは？
KEEP: http://bit.ly/Kotlin-KEEP-coroutines
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コルーチンは作成され開始されますが、特
定のスレッドに縛られていません。1つの
スレッドで実行を中断し、別のスレッドで
再開する場合があります。
一時停止可能な計算インスタンス
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一時停止可能な計算インスタンス
Thread {
val bitmap = loadBitmap("https://wasabeef.jp/image.png")
Handler(mainLooper).post {
imageView.setImageBitmap(bitmap)
}
}.start()
launch {
val bitmap = loadBitmap("https://wasabeef.jp/image.png").await()
imageView.setImageBitmap(bitmap)
}
スレッド：生成、スケジューリング、割当て、起動とオーバーヘッドがある
コルーチン：どの（再利用された）スレッドで実行されているかは知らない
※ スレッドプールを利用する事でオーバーヘッドを減らせる
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suspend 関数
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suspend 関数
suspend 関数 は、その関数を呼ばれると現在のス
レッドをブロックせずに他の関数などを実行すること
ができます。ここまではいわゆる Thread などでも同
じだと思います。コルーチンの場合は、処理を一時中
断して他のその時点で別のコルーチンの実行に戻り、
後に残したコルーチンの実行を再開できます。
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suspend 関数
suspend キーワードがあるこれらの事を suspend 関数 を呼びます
suspend fun delay(timeMillis: Long) { }
suspend fun loadBitmap(): Bitmap { }
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Coroutine Context
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Coroutine Context
Coroutine Context は、コルーチンに関する永
続的なデータのセットです。コルーチンスレッ
ドポリシー、ロギング、コルーチン実行のセ
キュリティとトランザクション、コルーチンの
ID や名前などのオブジェクトが含まれていま
す。
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Coroutine Context
interface CoroutineContext {
operator fun get(key: Key): E?
fun fold(initial: R, operation: (R, Element) -> R): R
operator fun plus(context: CoroutineContext): CoroutineContext
fun minusKey(key: Key<*>): CoroutineContext
interface Key
interface Element : CoroutineContext {
val key: Key<*>
}
}
参考程度に
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Coroutine Builders
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Coroutine Builders
CoroutineScope は後述しますが、コルーチンは CoroutineScope 内で起動します
launch {
// do something
}
// Builders.common.kt
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) else
StandaloneCoroutine(newContext, active = true)
coroutine.start(start, coroutine, block)
return coroutine
}
主なビルダーが launch () です
ここでは参考程度。
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Concurrent Execution
（並列処理）
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Concurrent Execution（並列処理）
async() もビルダーです。コルーチンから値を返すために利用できます。
二つの API を結果を待ち合わせたりなど。
launch {
val user: Deferred = async { getUser("wasabeef") }
val status: Deferred = async { getStaus("8044") }
// async() ΩϟϯηϧՄೳͳ Deferred Λฦ͠·͢
// ·࣮ͩߦ͞ΕΔ͕ɺuser/statusͳͲσʔλ͑·ͤΜ
// async(start = LAZY) Λ͏ͱ await ·Ͱ࣮ߦΛͭ͜ͱ͕Ͱ͖·͢
// await() Λݺͼग़͢ࣄͰɺͦΕΒͷσʔλ͕͑ΔΑ͏ʹͳΓ·͢
print(user.await() + status.await())
}
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Blocking Builder
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Blocking Builder
さてここでクイズです。JVM環境で出力した場合に結果はどうなるでしょうか
fun main() {
GlobalScope.launch {
delay(1000L)
val hello = async { "Hello, " }
val world = async { "World" }
print(hello.await() + world.await())
}
println(" from Droidkaigi ")
}
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Blocking Builder
fun main() {
GlobalScope.launch {
delay(1000L)
val hello = async { "Hello, " }
val world = async { "World" }
print(hello.await() + world.await())
}
println(" from Droidkaigi ")
}
A: Hello, World from Droidkaigi
B: from Droidkaigi Hello, World
C: from Droidkaigi
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Blocking Builder
fun main() {
GlobalScope.launch {
delay(1000L)
val hello = async { "Hello, " }
val world = async { "World" }
print(hello.await() + world.await())
}
println(" from Droidkaigi ")
}
A: Hello, World from Droidkaigi
B: from Droidkaigi Hello, World
C: from Droidkaigi
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Blocking Builder
fun main() {
GlobalScope.launch {
delay(1000L)
val hello = async { "Hello, " }
val world = async { "World" }
print(hello.await() + world.await())
}
println(" from Droidkaigi ")
}
A: Hello, World from Droidkaigi
B: from Droidkaigi Hello, World
C: from Droidkaigi
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Blocking Builder
C
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Blocking Builder
fun main() {
GlobalScope.launch {
delay(1000L)
val hello = async { "Hello, " }
val world = async { "World" }
print(hello.await() + world.await())
}
Thread.sleep(2000L) // ⭐
println(" from Droidkaigi ")
}
Thread.sleep でメインスレッドを停止させ、JVM が落ちないようにします
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Blocking Builder
実際、Thread.sleep でメインスレッドを停止
させるのは良くありません。ここで、
runBlocking() という別のビルダーがあります
が、これも特殊なので使用方法には注意が必要
です。テストコードで使うことがあります。
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runBlockingTest
kotlinx-coroutines-test には
runBlockingTest というテストコード向
けのものが含まれています。
delay(1000L) などの遅延を無視し、すぐ
に実行結果が得られます
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Blocking Builder
fun main() = runBlocking {
launch { // GlobalScope.launch Ͱͳ͘͜ͷείʔϓͷ launch Λ༻͢Δ
delay(1000L)
val hello = async { "Hello, " }
val world = async { "World" }
print(hello.await() + world.await())
}
println(" from Droidkaigi ")
}
runBlocking スコープ内で実行中のコルーチンが終わるまでは終了しません
現在のスレッドをブロックします
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CoroutineScope
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CoroutineScope
CoroutineScope は生存期間を制御します。
そのスコープ内で実行されたコルーチンは
Job で管理されます。Android の場合では、
Activity, Fragment, ViewModel の単位で
スコープが作られていることがあります
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coroutineScope { }
coroutineScope { } を使うことによって、自分でスコープを作成できます
fun main() = runBlocking {
val myScope = coroutineScope {
// make coroutine
}
}
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coroutineScope { }
これまでにも Coroutines Builders の説明をしましたが
コルーチンは CoroutineScope 内で起動します
fun main() = runBlocking {
val myScope = coroutineScope {
launch {
// do something
}
}
}
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CoroutineScope()
CoroutineScope() コンストラクタを使うことで、実行スレッドや親 Job の指定ができます
それぞれについては後述します
fun main() = runBlocking {
val job = Job()
val myScope = CoroutineScope(Dispatchers.Default + job)
myScope.launch {
// do something
}
}
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CoroutineScope by MainScope()
また、MainScope() を使うことで簡単にUIスレッドのスコープと親 Job の指定ができます
abstract class ScopedActivity: AppCompatActivity() {
}
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CoroutineScope by MainScope()
abstract class ScopedActivity: AppCompatActivity(),
CoroutineScope by MainScope() {
}
この例では、Activity で CoroutineScope by MainScope() で実装します
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CoroutineScope by MainScope()
MainScope() を使う場合でも親 Job のキャンセルは必要なので、onDestroy などで行います
abstract class ScopedActivity: AppCompatActivity(),
CoroutineScope by MainScope() {
override fun onDestroy() {
super.onDestroy()
cancel() // CoroutineScope.cancel
}
}
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CoroutineScope by MainScope()
以上で、onCreate などでコルーチンが作成できるようになります
abstract class ScopedActivity: AppCompatActivity(),
CoroutineScope by MainScope() {
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
launch {
// do something
}
}
override fun onDestroy(){...}
}
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Job
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Job
通常、Job は launch() 呼び出して作成されます。 コンス
トラクター Job() を使用して作成することもできます。
親または子として、他の Job の階層にすることもできま
す。その場合、親 Job をキャンセルすると、そのすべて
の子もキャンセルされ、子 Job が失敗またはキャンセル
すると、その親および親階層もキャンセルされます。
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Job で親 Job がキャンセルされた場合
Job がこのようにな階層構造になることがよくあります
ParentJob
Job A
Job B
Job F
Job C Job D
Job E Job G
Job H
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Slide 65 text
Job で親 Job がキャンセルされた場合
トップレベルの Job がキャンセルされると、全ての子 Job がキャンセルされます
ParentJob
Job A
Job B
Job F
Job C Job D
Job E Job G
Job H
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Slide 66 text
Job で親 Job がキャンセルされた場合
ParentJob
Job A
Job B
Job F
Job C Job D
Job E Job G
Job H
トップレベルの Job がキャンセルされると、全ての子 Job がキャンセルされます
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Job で親 Job がキャンセルされた場合
ParentJob
Job A
Job B
Job F
Job C Job D
Job E Job G
Job H
トップレベルの Job がキャンセルされると、全ての子 Job がキャンセルされます
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Job で親 Job がキャンセルされた場合
ParentJob
Job A
Job B
Job F
Job C Job D
Job E Job G
Job H
トップレベルの Job がキャンセルされると、全ての子 Job がキャンセルされます
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Job で子 Job がキャンセルされた場合
ParentJob
Job A
Job B
Job F
Job C Job D
Job E Job G
Job H
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Job で子 Job がキャンセルされた場合
子 Job がキャンセルされると、全ての親、子 Job がキャンセルされます
ParentJob
Job A
Job B
Job F
Job C Job D
Job E Job G
Job H
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Job で子 Job がキャンセルされた場合
ParentJob
Job A
Job B
Job F
Job C Job D
Job E Job G
Job H
子 Job がキャンセルされると、全ての親、子 Job がキャンセルされます
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Job で子 Job がキャンセルされた場合
ParentJob
Job A
Job B
Job F
Job C Job D
Job E Job G
Job H
子 Job がキャンセルされると、全ての親、子 Job がキャンセルされます
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Job で子 Job がキャンセルされた場合
ParentJob
Job A
Job B
Job F
Job C Job D
Job E Job G
Job H
子 Job がキャンセルされると、全ての親、子 Job がキャンセルされます
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Job で子 Job がキャンセルされた場合
ParentJob
Job A
Job B
Job F
Job C Job D
Job E Job G
Job H
子 Job がキャンセルされると、全ての親、子 Job がキャンセルされます
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Job で子 Job がキャンセルされた場合
ParentJob
Job A
Job B
Job F
Job C Job D
Job E Job G
Job H
子 Job がキャンセルされると、全ての親、子 Job がキャンセルされます
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Job を launch() で生成する
ああああああ
val job = launch {
// do something
}
// ...
job.cancel()
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Job をコンストラクタで生成する 1/2
ああああああ
val job = Job()
// do something
job.cancel()
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Job をコンストラクタで生成する 2/2
ああああああ
val parentJob = Job()
val job = launch(parentJob) {
// do something
}
parentJob.cancel()
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SupervisorJob
SupervisorJob は Job と違い、子の失敗またはキャンセルでも伝播されずに、親は
キャンセルされません。 親が指定されている場合、この SupervisorJob はその親が
失敗またはキャンセルされるとキャンセルされます。
// Supervisor.kt
public fun SupervisorJob(parent: Job? = null) :
CompletableJob = SupervisorJobImpl(parent)
private class SupervisorJobImpl(parent: Job?) : JobImpl(parent) {
override fun childCancelled(cause: Throwable): Boolean = false
}
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SupervisorJob で子 Job がキャンセルされた場合
ParentJob
Job A
Job B
Job F
Job C Job D
Job E Job G
Job H
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子 Job がキャンセルされると、親はキャンセルされず、子 Job だけキャンセルされます
ParentJob
Job A
Job B
Job F
Job C Job D
Job E Job G
Job H
SupervisorJob で子 Job がキャンセルされた場合
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ParentJob
Job A
Job B
Job F
Job C Job D
Job E Job G
Job H
SupervisorJob で子 Job がキャンセルされた場合
子 Job がキャンセルされると、親はキャンセルされず、子 Job だけキャンセルされます
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SupervisorJob を生成する
Job() を SupervisorJob() に変えるだけで使用できます。
val parentJob = SupervisorJob()
val job = launch(parentJob) {
// do something
}
parentJob.cancel()
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Dispatchers
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Dispatchers
Dispatchers はコルーチンが実行に使用す
るスレッドまたはスレッドプールを決定し
ます。 ディスパッチャは、コルーチンを
特定のスレッドに限定できます。
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Dispatchers
Default, Main, Main.immediate, Unconfined, IO があります
このコードは参考程度に眺めて見えてください
// Dispachers.kt
public actual object Dispatchers {
@JvmStatic
public actual val Default: CoroutineDispatcher = createDefaultDispatcher()
@JvmStatic
public actual val Main: MainCoroutineDispatcher get() = MainDispatcherLoader.dispatcher
@JvmStatic
public actual val Unconfined: CoroutineDispatcher = kotlinx.coroutines.Unconfined
@JvmStatic
public val IO: CoroutineDispatcher = DefaultScheduler.IO
}
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Dispatchers.Default
Default メインスレッド外。CPUに負荷がかかる処理向け
JSONの解析、DiffUtilsの利用時など
coroutineScope {
launch(Dispatchers.Default) {
// do something
}
}
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Dispatchers.Main, Main.immediate
Main, Main.immediate メインスレッド。
UIイベントで即時応答する場合には immediate が有効です
coroutineScope {
launch(Dispatchers.Main) {
// do something
}
launch(Dispatchers.Main.immediate) {
// do something
}
}
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Dispatchers.Unconfined
coroutineScope {
launch(Dispatchers.Unconfined) {
// do something
}
}
Unconfined 呼び出し元のスレッドで実行されます
ただし、一時停止した場合は他のスレッドで再開することがあります
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Dispatchers.IO
coroutineScope {
launch(Dispatchers.IO) {
// do something
}
}
IO メインスレッド外。ディスクおよびネットワーク IO に向け
データベース、ファイルの読み書き、ネットワーク通信
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withContext
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withContext
withContext は CoroutineContext を切
り替えるために用意されています。現在の
コルーチンで Dispatchers を切り替えるこ
とができます。コルーチンを新たに生成す
ることなくコンテキストを変更できます。
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withContext
Bitmap を生成するスレッドは IO を指定し
その結果である Bitmap を ImageView に UI スレッドで渡します
class MainActivity : ScopedAppActivity() {
suspend fun loadBitmap(view: ImageView, url: String) {
val bitmap = withContext(Dispatchers.IO) {
// do something
}
withContext(Dispatchers.Main) {
view.setImageBitmap(bitmap)
}
}
}
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Conclusion..
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References:
- https://d.android.com
- https://github.com/Kotlin/kotlinx.coroutines
- https://droidkaigi.github.io/codelabs-kotlin-coroutines-ja
- https://github.com/Kotlin/KEEP/blob/master/proposals/coroutines.md
- https://www.raywenderlich.com/2117501-kotlin-coroutines-tutorial-for-
android-advanced
- https://play.kotlinlang.org
Doc Resources
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Image Resources
Photos:
- https://unsplash.com
- https://www.pexels.com
Illustrations:
- http://www.chojugiga.com
- https://www.irasutoya.com
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twitter.com/wasabeef_jp
wasabeef.jp
github.com/wasabeef
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Kotlin Coroutines
https://bit.ly/DkCkC
さあ、コードラボをやってみましょう