Kotlin 协程上下文异常处理详解

在使用 Kotlin 协程时，我们需要考虑如何合理处理异常以保证程序的可靠性和健壮性。本文将讲解在协程中如何处理异常。

什么是协程上下文

协程上下文（Coroutine Context）是协程执行时的运行环境，包含了协程运行所需的不同属性，例如调度器、异常处理程序等。每个协程都有一个协程上下文，它是由一个协程作用域和零个或多个上下文元素组成的，一个上下文元素是一个键值对，它将每个元素的名称与实现相关联。上下文元素是不可变的。

在 Kotlin 中，协程上下文是由 CoroutineContext 接口表示的。实现了该接口的类都可以用作协程上下文，例如 EmptyCoroutineContext、Dispatchers.IO 等。我们可以通过指定不同的协程上下文来定制化协程的运行环境。

协程异常处理原理

在默认情况下，当协程中发生未捕获的异常时，程序将会崩溃。为了避免这种情况，我们可以在协程中设置异常处理程序来捕获和处理异常。

在协程启动时，协程运行时会尝试在协程上下文中查找异常处理器。如果找到了处理器，它就会用于处理在协程内部抛出的异常。如果协程上下文中没有找到异常处理器，则会使用全局的异常处理器来处理该异常。

因此，正确地设置协程上下文中的异常处理程序是正确处理协程异常的关键。

如何在协程中设置异常处理器

在协程中设置异常处理器非常简单，我们只需要使用 CoroutineExceptionHandler 类来创建一个异常处理器，并将它添加到协程上下文中即可。以下是具体的步骤：

1. 创建一个实现了 CoroutineExceptionHandler 接口的异常处理器类。例如：

kotlin
class MyCoroutineExceptionHandler : CoroutineExceptionHandler {
override fun handleException(context: CoroutineContext, exception: Throwable) {
// 处理异常的代码
}
}

1. 在协程中使用该异常处理器。例如：

kotlin
val job = GlobalScope.launch(MyCoroutineExceptionHandler()) {
// 协程代码
}

在上述代码中，MyCoroutineExceptionHandler 实例被传递给 launch 函数的构造函数，这样协程上下文中就包含了该异常处理器。

需要注意的是，如果我们在协程作用域外部创建协程，则需要手动指定协程的异常处理程序，否则将会使用全局的异常处理程序。

val job = GlobalScope.launch(Dispatchers.IO + myCoroutineExceptionHandler) {
    // 协程代码
}

协程异常处理程序的执行

当协程中有未捕获的异常时，异常将会被传递给该协程的异常处理程序。此时，该程序将会在协程上下文中被调用，并接收两个参数：异常上下文和异常对象。

• 异常上下文：协程执行时的上下文，它包含了当前协程、调度器和父协程等信息。
• 异常对象：抛出的异常对象，我们可以通过它来获取异常信息。

以下是一个示例，展示了如何在异常处理程序中打印异常信息。

class MyCoroutineExceptionHandler : CoroutineExceptionHandler {
    override fun handleException(context: CoroutineContext, exception: Throwable) {
        println("Caught ${exception.javaClass.simpleName}: ${exception.message}")
    }
}

val job = GlobalScope.launch(MyCoroutineExceptionHandler()) {
    throw IllegalArgumentException("Something went wrong.")
}

在该示例中，我们在协程中抛出了异常，该异常将被传递给 MyCoroutineExceptionHandler 的 handleException 方法中，并将异常信息打印出来。

示例说明

示例一

在本示例中，我们将使用协程来执行异步操作，同时设置异常处理程序，以便正确处理异常。

import kotlinx.coroutines.*

val myExceptionHandler = object : CoroutineExceptionHandler {
    override fun handleException(
        coroutineContext: CoroutineContext,
        throwable: Throwable
    ) {
        println("Caught Exception: " + throwable.localizedMessage)
    }
}

fun main() = runBlocking<Unit> {
    val job = GlobalScope.launch(myExceptionHandler) {
        // 模拟一个耗时的操作
        delay(1000)
        // 抛出一个异常
        throw RuntimeException("Something went wrong")
    }
    // 等待协程完成
    job.join()
}

在上述示例中，我们创建了一个异常处理程序 myExceptionHandler，该程序会在协程中发生异常时被调用。然后我们使用 GlobalScope.launch 函数来创建一个协程，并传递异常处理程序到协程上下文中。该协程会执行一个模拟的耗时操作，并抛出一个运行时异常。

最后，我们使用 join 函数等待协程执行完毕，以便我们可以捕获所有的异常。当该程序运行时，它将输出以下内容：

Caught Exception: Something went wrong

示例二

在本示例中，我们将使用协程来执行一个可取消的任务，并设置异常处理程序来处理取消异常。

import kotlinx.coroutines.*

val myExceptionHandler = object : CoroutineExceptionHandler {
    override fun handleException(
        coroutineContext: CoroutineContext,
        throwable: Throwable
    ) {
        if (throwable is CancellationException) {
            println("Task was cancelled.")
        } else {
            println("Caught Exception: " + throwable.localizedMessage)
        }
    }
}

fun main() = runBlocking<Unit> {
    val job = GlobalScope.launch(myExceptionHandler) {
        println("Task started.")
        try {
            // 执行一个可取消的任务
            withTimeout(1000) {
                repeat(1000) {
                    println("Task running. $it")
                    delay(100)
                }
            }
        } catch (e: TimeoutCancellationException) {
            throw RuntimeException("Task timed out.")
        }
        println("Task complete.")
    }
    delay(1200)
    job.cancelAndJoin()
}

在上述示例中，我们定义了一个异常处理程序 myExceptionHandler，它会在协程取消时被调用。然后我们使用 GlobalScope.launch 函数来创建一个协程，并将该异常处理程序传递给协程上下文。该协程会执行一个可取消的任务，我们使用 withTimeout 函数设置了一个 1 秒的超时时间，当任务执行时间超过 1 秒时，就会抛出一个 TimeoutCancellationException 异常。在协程中，我们捕获了该异常，并抛出了一个运行时异常，以便该异常能够被处理程序 `myExceptionHandler 捕获。

最后，我们等待协程完成，以便处理所有的异常。当该程序运行时，它会输出以下内容：

Task started.
Task running. 0
Task running. 1
Task running. 2
Task running. 3
Task running. 4
Caught Exception: Task timed out.
Task was cancelled.