协程和协程的等级并不相同→协程的异常处理

这篇文章打算说一说协程的异常处理。

普通函数的异常处理⌗

相信大家对于这个问题再熟悉不过了。

使用try和catch来进行异常的捕获，在JVM上，未经捕获的异常会被传递给Thread.uncaughtExceptionHandler()（下面简称UEH）来处理，结果大家应该也都很明白了，我们的程序会直接崩溃啦。

fun main() {
  try {
    codeThatMayThrowException()
  } catch (t: Throwable) {
    // ...
  }
}

挂起函数的异常处理⌗

挂起函数内的错误处理其实和普通函数别无二至，但是挂起函数的错误，会被其所在的协程处理，这就涉及到下一部分的内容了。

suspend fun someFunction() {
  try {
    codeThatMayThrowException()
  } catch (t: Throwable) {
    // ...
  }
}

协程的异常处理⌗

协同作用域下的协程（Job）⌗

通常情况下，Kotlin的协程是运行在协同作用域下的，借用《深入理解Kotlin协程》中的一句话，就是：

“子异常则父连坐”

即当子协程抛出未经捕获的异常时，父协程会“被迫”取消所有子协程和自身：

GlobalScope.launch {  // this: CoroutineScope
  val child1 = launch { // this: CoroutineScope
    error("Boom!")
  }
  child1.join()
  println("Done!") // Won't reach and crash.
}

通过launch构造器创建的协程，在遇到未经捕获的异常时会直接抛出给父协程处理，所以处理这些问题的方式就是直接捕获协程内的异常：

val child1 = launch { // this: CoroutineScope
  try {
    error("Boom!")
  } catch(e: Exception) {
    // handle the exception
  }
}

如果交由父级来处理，则需要使用CoroutineExceptionHandler，请注意，CoroutineExceptionHandler必须配置给CoroutineScope或最顶级协程（即直接在CoroutineScope下启动的协程）：

val exceptionHandler = CoroutineExceptionHandler { 
  _: CoroutineContext, t: Throwable ->
  // handle exception
  println("Caught $t")
}

GlobalScope.launch(exceptionHandler) {  // this: CoroutineScope
  val child1 = launch { // this: CoroutineScope
    error("Boom!")
  }
  child1.join()
  println("Done!") // Won't reach, but coroutine finished normally.
}

使用同样的CoroutineExceptionHandler，错误示范：

GlobalScope.launch {  // this: CoroutineScope
  val child1 = launch(exceptionHandler) { // this: CoroutineScope
    error("Boom!")
  }
  child1.join()
  println("Done!") // Won't reach and crash.
}

上面的方法是不会正常工作的，在协同作用域下的协程，只有顶层协程有权利处理未经捕获的异常，子协程发生的所有未捕获异常，都会导致整个协同作用域的瓦解，即便用async也是同样的结果：

GlobalScope.launch { // this: CoroutineScope
  val task = async<Int> { // this: CoroutineScope
    error("Boom!")
  }
  try {
    // Even we don't call await(), it still crash.
    task.await()
  } catch(e: Exception) {
    println("launch Caught: $e")
  }
  println("Done!")
}

和上面是同样的道理，async发生了未经捕获的异常，但是由于处于协同作用域下，它无权处理此异常，必须向父级传递，传递给launch启动的协程时，因为launch已经是顶层协程，所以它将会处理这个异常。

顶层协程在处理异常时，会优先考虑使用CoroutineExceptionHandler，但如果协程上下文中没有CoroutineExceptionHandler，那么这个顶层协程只能将异常交由当前线程的Thread.uncaughtExceptionHandler()来处理（JVM），此时程序就会崩溃啦。

为何要这样设计呢？

这样设计的目的是保证协程在遭遇错误时正确释放协程占用的资源。

主从作用域下的协程（SupervisorJob）⌗

但有些场景下，这不符合我们的需求，一个并发任务产生问题，我们不希望取消其他的并发任务，而只需要处理一下这个错误就可以了，这个时候，我们就需要断开这个错误的传递链。

⚔️ 看我，拿胜利宝剑，断开魂结，断开锁链，断开一切的牵连~

这时候就要介绍一下SupervisorJob，它可以帮我们完成这个需求。

我们如何通过SupervisorJob来断开异常传递呢？最简单的方式就是创建一个SupervisorJob()为CoroutineContext的CoroutineScope，并在其内部启动协程，这样每个直接子协程就拥有了自己处理异常的权力：

val myScope = CoroutineScope(SupervisorJob())

// async throws excpetion.
// But myScope just accknowledged the exception and won't handle it.
val task = myScope.async<Int> { // this: CoroutineScope
  error("Boom!")
}

val job = myScope.launch { // this: CoroutineScope
  try {
    // Because our async finished with an exception.
    // The exception will be rethrown when we call await()
    task.await()
  } catch (e: Exception) {
    println("launch Caught $e")
  }
}

fun main() {
  // finished normally
  runBlocking { // this: CoroutineScope
    println("Wait...")
    job.join()
    println("Finish.")
  }
}

但是这个方法有些麻烦，有时候我们只是做一些简单的并发，所以协程框架为我们提供了supervisorScope()这个函数。

这个函数是一个挂起函数，会帮我们创建一个带有SupervisorJob的CoroutineScope，此函数会挂起(suspend)，直到这个CoroutineScope下启动的所有协程结束后恢复(resume)：

suspend fun <T, R> mapParallel(items: List<T>, transform: suspend (T) -> R): List<R> {
  if (items.isEmpty()) {
    // Fast path
    return emptyList()
  }
  return supervisorScope { // this: CoroutineScope
    val tasks = items.map { item ->
      async { // this: CoroutineScope
        transform(item)
      }
    }
    try {
      tasks.awaitAll()
    } catch (e: Exception) {
      emptyList()
    }
  }
}

我们用上面这个函数来进行一个并发的map操作：

fun main() = runBlocking {
  val source = listOf(1, 2, 3, 4)
  val result = mapParallel(source) { // it: Int
    delay(100)
    "mapped($it)"
  }
  println(result) // [mapped(1), mapped(2), mapped(3), mapped(4)]
}

没有异常的情况下，正常输出了map后的结果，如果我们加入一点异常情况：

val result = mapParallel(source) { // it: Int
  delay(100)
  if (it == 3) {
    error("I hate 3.")
  }
  "mapped($it)"
}

因为我们已经在mapParallel内进行了错误处理，所以此处我们可以得到正确结果:[]（一个空列表）。

是不是非常方便？但是在使用SupervisorJob时，有一个需要注意的地方，只有SupervisorJob的直接子协程才能获得处理异常的权力，下级的子协程仍会将异常向上传递。

我们知道每个协程在被创建时，都创建了Job作为生命周期标识（AbstractCoroutine实现了Job接口），一旦下层的异常传递到SupervisorJob下的子协程，其内部的Job仍会以协同作用域方式处理异常，如果此时没有CoroutineExceptionHandler来处理异常，异常将会被传递给Thread的Thread.uncaughtExceptionHandler()，程序仍然会崩溃：

fun main() {
  runBlocking {
    supervisorScope { // this: CoroutineScope [SupervisorJob]
      launch { // this: CoroutineScope [Job]
        // will crash
        val task = async<Int> { // this: CoroutineScope
          error("Boom!")
        }
      }
    }
  }
}

简单的总结⌗

对于事务性的操作，最好使用协同作用域，确保一个并发任务的所有部分都正确完成
对于子任务间相对隔离的操作，可以考虑使用主从作用域，给予子协程处理异常的权力
处理异常的场景下，最好使用CoroutineExceptionHandler

参考资料⌗

《深入理解Kotlin协程》 —— 霍丙乾
Exceptional Exceptions for Coroutines made easy…?
Exceptional Exceptions for Coroutines made easy…?
Exceptions in coroutines
Exceptions in coroutines