本文是探索协程如何简化异步 UI 编程系列的第二篇。第一篇侧重理论分析，这一篇我们通过实践来说明如何解决实际问题。如果您希望回顾之前的内容，可以在这里找到——《在 View 上使用挂起函数》。

让我们学以致用，在实际应用中进行实践。

遇到的问题

我们有一个示例应用: Tivi，它可以展示 TV 节目的详细信息。关于节目信息，应用内罗列了每一季和每一集。当用户点击其中的某一集时，该集的详细信息将以点击处展开的动画来展示 (0.2 倍速展示):

应用中采用 InboxRecyclerView 库来处理图中的展开动画:

fun onEpisodeItemClicked(view: View, episode: Episode) {
    // 通知 InboxRecyclerView 展开剧集项
    // 向其传入需要展开的项目的 id
    recyclerView.expandItem(episode.id)
}

InboxRecyclerView 的工作原理是通过我们提供的条目 ID，在 RecyclerView 中找到对应项，然后执行动画。

接下来让我们看一下需要解决的问题。在这些相同 UI 界面顶部附近，展示了观看下一集的条目。这里使用和下面独立剧集相同的视图类型，但却有不同的条目 ID。

为了便于开发，这里这两个条目复用了相同的 onEpisodeItemClicked() 方法。但不幸的是，这导致了在点击的时候动画异常 (0.2 倍速展示):

实际效果并没有从点击的条目展开，而是从顶部展开了一个看似随机的条目。这并不是我们的预期效果，引发该问题的原因有如下几点:

• 我们在点击事件的监听器中使用的 ID 是直接通过 Episode 类来获取的。这个 ID 映射到了季份列表中的某一集；
• 该集的条目可能还没有被添加到 RecyclerView 中，需要用户展开该季份的列表，然后将其滑动展示到屏幕上，这样我们需要的视图才能被 RecyclerView 加载。

由于上述原因，导致该依赖库执行回退，使用第一个条目进行展开。

理想的解决方案

我们期望行为是什么呢？我们想要得到这样的效果 (0.2 倍速展示):

用伪代码来实现，大概是这样:

fun onNextEpisodeToWatchItemClick(view: View, nextEpisodeToWatch: Episode) {
    // 通知 ViewModel 使 RecyclerView 的数据集中包含对应季份的剧集。
    // 这个操作会触发数据拉取，并且会更新视图状态
    viewModel.expandSeason(nextEpisodeToWatch.seasonId)

    // 滑动 RecyclerView 展示指定的剧集
    recyclerView.scrollToItemId(nextEpisodeToWatch.id)

    // 使用之前的方法展开该条目
    recyclerView.expandItem(nextEpisodeToWatch.id)
}

但是在现实情况下，应该更像如下的实现:

fun onNextEpisodeToWatchItemClick(view: View, nextEpisodeToWatch: Episode) {
    // 通知在 RecycleView 数据集中包含该集所在季份列表的 ViewModel,并触发数据的更新
    viewModel.expandSeason(nextEpisodeToWatch.seasonId)

    // TODO 等待 ViewModel 分发新的状态
    // TODO 等待 RecyclerView 的适配器对比新的数据集
    // TODO 等待 RecyclerView 将新条目布局

    // 滑动 RecyclerView 展示指定的剧集
    recyclerView.scrollToItemId(nextEpisodeToWatch.id)

    // TODO 等待 RecyclerView 滑动结束

    // 使用之前的方法展开该条目
    recyclerView.expandItem(nextEpisodeToWatch.id)
}

我们可以发现，这里需要很多等待异步操作完成的代码。

此处的伪代码看似不太复杂，但只要您着手实现这些功能，就会立即陷入回调地狱。下面是使用链式回调尝试实现的架构:

fun expandEpisodeItem(itemId: Long) {
    recyclerView.expandItem(itemId)
}

fun scrollToEpisodeItem(position: Int) {
   recyclerView.smoothScrollToPosition(position)

   // 增加一个滑动监听器，等待 RV 滑动停止
   recyclerView.addOnScrollListener(object : OnScrollListener() {
        override fun onScrollStateChanged(recyclerView: RecyclerView, newState: Int) {
            if (newState == RecyclerView.SCROLL_STATE_IDLE) {
                expandEpisodeItem(episode.id)
            }
        }
    })
}

fun waitForEpisodeItemInAdapter() {
    // 我们需要等待适配器包含指定条目的id
    val position = adapter.findItemIdPosition(itemId)
    if (position != RecyclerView.NO_POSITION) {
        // 目标项已经在适配器中了，我们可以滑动到该 id 的条目处
        scrollToEpisodeItem(itemId))
    } else {
       // 否则我们等待新的条目添加到适配器中，然后在重试
       adapter.registerAdapterDataObserver(object : AdapterDataObserver() {
            override fun onItemRangeInserted(positionStart: Int, itemCount: Int) {
                waitForEpisodeItemInAdapter()
            }
        })
    }
}

// 通知 ViewModel 展开指定的季份数据
viewModel.expandSeason(nextEpisodeToWatch.seasonId)
// 我们等待新的数据
waitForEpisodeItemInAdapter()

这段代码还有缺陷，并且可能无法正常运行，旨在说明回调会极大增加 UI 编程的复杂度。总的来说，这段代码有如下的问题:

耦合严重

由于我们不得不通过回调的方式完成过渡动画，因此每一个动画都需要明确接下来需要调用的方法: Callback #1 调用 Animation #2，Callback #2 调用 Animation #3，以此类推。这些动画本身并无关联，但是我们强行将它们耦合到了一起。

难以维护/更新

两个月以后，动画设计师要求在其中增加一个淡入淡出的过渡动画。您可能需要跟踪这部分过渡动画，查看每一个回调才能找到确切的位置触发新动画，之后您还要进行测试...

测试

无论如何，测试动画都是很困难的，使用混乱的回调更是让问题雪上加霜。为了在回调中使用断言判断是否执行了某些操作，您的测试必须包含所有的动画类型。本文并未真正涉及测试，但是使用协程可以让其更加简单。

使用协程解决问题

在前一篇文章中，我们已经学习了如何使用挂起函数封装回调 API。让我们利用这些知识来优化我们臃肿的回调代码:

viewLifecycleOwner.lifecycleScope.launch {    
    // 等待适配器中已经包含指定剧集的 ID
    adapter.awaitItemIdExists(episode.id)
    // 找到指定季份的条目位置
    val seasonItemPosition = adapter.findItemIdPosition(episode.seasonId)

    // 滑动 RecyclerView 使该季份的条目显示在其区域的最上方
    recyclerView.smoothScrollToPosition(seasonItemPosition)
    // 等待滑动结束
    recyclerView.awaitScrollEnd()

    // 最后，展开该集的条目，并展示详细内容
    recyclerView.expandItem(episode.id)
}

可读性得到了巨大的提升！

新的挂起函数隐藏了所有复杂的操作，从而得到了一个线性的调用方法序列，让我们来探究更深层次的细节...

MotionLayout.awaitTransitionComplete()

目前还没有 MotionLayout 的 ktx 扩展方法提供我们使用，并且 MotionLayout 暂时不支持添加多个监听。这意味着 awaitTransitionComplete() 的实现要比其他方法复杂得多。

这里我们使用 MotionLayout 的子类来实现多监听器的支持: MultiListenerMotionLayout。

我们的 awaitTransitionComplete() 方法如下定义:

/**
 * 等待过渡动画结束，目的是让指定 [transitionId] 的动画执行完成
 * 
 * @param transitionId 需要等待执行完成的过渡动画集
 * @param timeout 过渡动画执行的超时时间，默认 5s
 */
suspend fun MultiListenerMotionLayout.awaitTransitionComplete(transitionId: Int, timeout: Long = 5000L) {
    // 如果已经处于我们指定的状态，直接返回
    if (currentState == transitionId) return

    var listener: MotionLayout.TransitionListener? = null

    try {
        withTimeout(timeout) {
            suspendCancellableCoroutine<Unit> { continuation ->
                val l = object : TransitionAdapter() {
                    override fun onTransitionCompleted(motionLayout: MotionLayout, currentId: Int) {
                        if (currentId == transitionId) {
                            removeTransitionListener(this)
                            continuation.resume(Unit)
                        }
                    }
                }
                // 如果协程被取消，移除监听
                continuation.invokeOnCancellation {
                    removeTransitionListener(l)
                }
                // 最后添加监听器
                addTransitionListener(l)
                listener = l
            }
        }
    } catch (tex: TimeoutCancellationException) {
        // 过渡动画没有在规定的时间内完成，移除监听，并通过抛出取消异常来通知协程
        listener?.let(::removeTransitionListener)
        throw CancellationException("Transition to state with id: $transitionId did not" +
                " complete in timeout.", tex)
    }
}

Adapter.awaitItemIdExists()

这个方法很优雅，同时也非常有效。在 TV 节目的例子中，实际上处理了几种不同的异步状态:

// 确保指定的季份列表已经展开，目标剧集已经被加载
viewModel.expandSeason(nextEpisodeToWatch.seasonId)
// 1.等待新的数据下发
// 2.等待 RecyclerView 适配器对比新的数据集
// 滑动 RecyclerView 直到指定的剧集展示出来
recyclerView.scrollToItemId(nextEpisodeToWatch.id)

这个方法使用了 RecyclerView 的 AdapterDataObserver 来实现监听适配器数据集的改变:

/**
 * 等待给定的[itemId]添加到了数据集中，并返回该条目在适配器中的位置
 */
suspend fun <VH : RecyclerView.ViewHolder> RecyclerView.Adapter<VH>.awaitItemIdExists(itemId: Long): Int {
    val currentPos = findItemIdPosition(itemId)
    // 如果该条目已经在数据集中了，直接返回其位置
    if (currentPos >= 0) return currentPos

    // 否则，我们注册一个观察者，等待指定条目 id 被添加到数据集中。
    return suspendCancellableCoroutine { continuation ->
        val observer = object : RecyclerView.AdapterDataObserver() {
            override fun onItemRangeInserted(positionStart: Int, itemCount: Int) {
                (positionStart until positionStart + itemCount).forEach { position ->
                    // 遍历新添加的条目，检查 itemId 是否匹配
                    if (getItemId(position) == itemId) {
                        // 移除观察者，防止协程泄漏
                        unregisterAdapterDataObserver(this)
                        // 恢复协程
                        continuation.resume(position)
                    }
                }
            }
        }
        // 如果协程被取消，移除观察者
        continuation.invokeOnCancellation {
            unregisterAdapterDataObserver(observer)
        }
        // 将观察者注册到适配器上
        registerAdapterDataObserver(observer)
    }
}

RecyclerView.awaitScrollEnd()

需要特别注意等待滚动完成的方法: RecyclerView.awaitScrollEnd()

suspend fun RecyclerView.awaitScrollEnd() {
    // 平滑滚动被调用，只有在下一帧开始的时候，才真正的执行，这里进行等待第一帧
    awaitAnimationFrame()
    // 现在我们可以检测真实的滑动停止，如果已经停止，直接返回
    if (scrollState == RecyclerView.SCROLL_STATE_IDLE) return

    suspendCancellableCoroutine<Unit> { continuation ->
        continuation.invokeOnCancellation {
            // 如果协程被取消，移除监听
            recyclerView.removeOnScrollListener(this)
            // 如果我们需要，也可以在这里停止滚动
        }

        addOnScrollListener(object : RecyclerView.OnScrollListener() {
            override fun onScrollStateChanged(recyclerView: RecyclerView, newState: Int) {
                if (newState == RecyclerView.SCROLL_STATE_IDLE) {
                    // 确保移除监听，防止协程泄漏
                    recyclerView.removeOnScrollListener(this)
                    // 最后，恢复协程
                    continuation.resume(Unit)
                }
            }
        })
    }
}

希望目前为止，这段代码还是通俗易懂的。这个方法内部最棘手之处是需要在 fail-fast 检查之前调用 awaitAnimationFrame()。如注释中所说，由于 SmoothScroller 真正开始执行的时间是动画的下一帧，所以我们等待一帧后再判断滑动状态。

awaitAnimationFrame() 方法封装了 postOnAnimation() 来实现等待动画的下一个动作，该事件通常发生在下一次渲染。这里的实现类似前一篇文章中的 doOnNextLayout():

suspend fun View.awaitAnimationFrame() = suspendCancellableCoroutine<Unit> { continuation ->
    val runnable = Runnable {
        continuation.resume(Unit)
    }
    // 如果协程被取消，移除回调
    continuation.invokeOnCancellation { removeCallbacks(runnable) }
    // 最后发布 runnable 对象
    postOnAnimation(runnable)
}

最终效果

最后，操作序列的效果如下图所示 (0.2 倍速展示):

打破回调链

迁移到协程可以使我们能够摆脱庞大的回调链，过多的回调让我们难以维护和测试。

对于所有 API，将回调、监听器、观察者封装为挂起函数的方式基本相同。希望您此时已经能感受到我们文中例子的重复性。那么接下来还请再接再厉，将您的 UI 代码从链式回调中解放出来吧！