Kotlin 协程实战：实现异步值加载委托，对值进行异步懒初始化

在实际开发中，我们经常遇到这样的场景。

• 需要立即初始化但计算成本高昂的值

val expensiveValue = calculateExpensiveValue() 

• 可能引发阻塞的初始化操作

val resource = loadResourceFromNetwork()

这些场景通常需要满足以下需求：

1. 异步加载：避免阻塞主线流程
2. 惰性计算：按需获取结果
3. 结果缓存：多次访问时直接返回
4. 状态同步：支持阻塞等待和异步等待
5. 动态更新：允许主动设置最终值

异步计算值

通过 Kotlin 协程的 async/await 模型实现异步计算能力。AsyncValue 在初始化时立即通过 CoroutineScope.async 启动后台计算任务，并通过 Deferred.await() 实现挂起等待：

var finished = false
var result: T? = null
var exception: Throwable? = null
private var production: Deferred<T?> = CoroutineScope(dispatcher).async {runCatching { producer() }.onFailure { exception = it }.onSuccess { result = result ?: it }.getOrNull()
}

关键实现细节：

1. 协程调度：使用 Dispatchers.IO 作为默认调度器，适用于 IO 密集型任务
2. 原子操作：通过 runCatching 统一处理异常，确保结果状态一致性
3. 结果缓存：计算完成后将结果存储在 result 字段中，后续访问直接返回
4. 异常传递：异常信息会保留在 exception 字段中，等待消费时抛出

委托方式返回和设置值

通过实现 getValue/setValue 操作符函数，提供属性委托访问能力：

operator fun getValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>): T {val result = runBlocking { await() }if (result == null && exception != null) throw exception!!if (result == null) throw NullPointerException("The value[$property] produced is null")return result
}/**
* 获取值，如果值还未生产完成，则挂起协程等待
*/
suspend fun await(): T? = result ?: production.await().apply {if (exception != null) throw exception!!
}

特性说明：

1. 阻塞等待：在普通上下文访问时，通过 runBlocking 阻塞当前线程等待结果
2. 异常传播：保留原始异常堆栈信息，便于调试定位
3. 空值防护：禁止返回 null 值，强制显式处理空值情况

动态更新能力：

operator fun setValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>, value: T) {runCatching { production.cancel() }result = value
}

更新流程：

1. 取消正在进行的异步计算
2. 直接设置最终值
3. 后续访问将返回新值

使用示例：

class ImageLoader {var currentImage: BufferedImage by AsyncValue {ImageIO.read(File("big_image.png")) // 耗时加载}// 动态切换图片fun changeImage(newImage: BufferedImage) {currentImage = newImage}// 允许产生空值val optional: Optional<String> by AsyncValue {Optional.ofNullable(null)}
}

完整代码

class AsyncValue<T>(dispatcher: CoroutineDispatcher = Dispatchers.IO,private val producer: suspend () -> T,
) {/*** 非委托下可以访问* 是否已经生产完成*/var finished = falseprivate set/*** 非委托下可以访问* 产生的值，如果值还未生产完成、异常报错、产生Null，则返回null*/var result: T? = nullprivate set/*** 非委托下可以访问* 产生的异常，如果异常未产生、未异常报错则返回null*/var exception: Throwable? = nullprivate setprivate var production: Deferred<T?> = CoroutineScope(dispatcher).async {runCatching { producer() }.onFailure { exception = it }.onSuccess { result = result ?: it }.getOrNull().apply { finished = true }}/*** 获取值，如果值还未生产完成，则挂起协程等待*/operator fun getValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>): T {val result = runBlocking { await() }if (result == null && exception != null) throw exception!!if (result == null) throw NullPointerException("The value[$property] produced is null")return result}operator fun setValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>, value: T) {runCatching { production.cancel() }result = value}/*** 获取值，如果值还未生产完成，则挂起协程等待*/suspend fun await(): T? = result ?: production.await().apply {if (exception != null) throw exception!!}
}

典型应用场景

资源预加载

val font by AsyncValue {// 耗时字体加载Font.createFont(Font.TRUETYPE_FONT, File("big_font.ttf"))
}

网络请求聚合

class WeatherService {var weatherData by AsyncValue {apiService.fetchWeather() // 网络请求}fun showWeather() {// 页面显示时自动触发异步加载val data = weatherData updateUI(data)}
}

计算缓存优化

object DataProcessor {private val processedData by AsyncValue {heavyComputation().also { saveToCache(it) // 自动缓存计算结果}}fun getData() = processedData
}