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Programação assíncrona moderna com Kotlin: Palestra de Roman Elizarov no QCon SF

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Roman Elizarov, líder técnico das bibliotecas de Kotlin na JetBrains, palestrou sobre "Programação assíncrona moderna com Kotlin" no QCon São Francisco. Durante sua apresentação, Elizarov demonstrou como o Kotlin aborda as dificuldades enfrentadas na escrita de código assíncrono em linguagens como Java, C# e Javascript. Código assíncrono em Kotlin se parece muito com o código síncrono que muitos desenvolvedores estão acostumados a escrever em linguagens como Java.

Tradicionalmente, as aplicações usam muitos elementos computacionais e processamento, embora muitas aplicações modernas utilizem serviços com REST APIs ou microservices. Esse estilo de arquitetura geralmente envolve aguardar o retorno para continuar o fluxo.

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Nesse código, o desenvolvedor chama o método requestToken() e espera seu resultado para então prosseguir para a próxima chamada que é um createPost(), que também espera ser finalizado para então chamar o último passo, processPost(), para renderizar o post.

Uma maneira simples de implementar esse código é usando threads. No entanto, embora geralmente seja correto usar threads para casos simples, como o código de três etapas anterior, mas depender fortemente das threads pode não ser viável para aplicações complexas que envolvem inúmeras chamadas de serviço. Cada thread tem uma memória e agendamento e, exatamente por isso, máquinas modernas podem ter um número limitado de threads ao mesmo tempo.

Callbacks podem ser uma alternativa à utilização de threads, especialmente em ambientes que sejam single threads e usam Javascript. Códigos que usam callbacks tendem a ter diversas cadeias de códigos chamados de "callback hell", como mostrado no exemplo a seguir:

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Estes trechos de códigos aninhados tendem a piorar quanto mais complexo for o código - códigos com callbacks intrinsecamente difíceis de ler e de debugar.

Nos últimos anos, as Futures/Promises/Rx, que são maneiras de implementar uma mesma ideia em diferentes linguagens, se tornaram conhecidas como uma boa alternativa para evitar o problema de "callback hell".

Os códigos escritos com Futures/Promises são mais fáceis de ler e de serem entendidos do que os com callback. Esta abordagem também fornece um mecanismo de tratamento de exceções, o que torna mais fácil a depuração do código.

Contudo, ainda existem potenciais problemas ao usar Futures/Promises. Por exemplo, lidar com múltiplas combinações de métodos no escopo da Future do objeto. O código anterior utiliza duas combinações: .thenCompose e .thenAccept. As combinações podem ter diferentes nomes em diferentes linguagens, e o desenvolvedor também deve se lembrar de combinações para code branching, loops, etc.

As rotinas cooperativas de Kotlin (coroutines) ajudam a mitigar os problemas que um desenvolvedor enfrenta com Futures/Promises. As coroutines permitem que o desenvolvedor escreva o código com assinaturas naturais usadas por ele ao escrever o código síncrono. Coroutines usam a palavra-chave suspend no início da definição de coroutine para indicar uma operação assíncrona.

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Porém, a desvantagem desta abordagem é que é difícil dizer quais das chamadas de serviço são assíncronas. No código anterior, por exemplo, não há como dizer se as chamadas requestToken() e createPost() são assíncronas. A IDE pode ajudar aqui mostrando marcadores de pontos de suspensão.

Ao usar coroutines, um desenvolvedor agora escreve loops regulares, manipulação de exceção regulares e funções regulares de ordem superior, por exemplo: forEach, let, apply, repeat, filter, map, use, etc. O desenvolvedor também pode criar funções personalizadas de ordem superior com o estilo de codificação usado na codificação síncrona. Por baixo dos panos, quando o compilador Kotlin identifica a palavra-chave suspend, ele adiciona um parâmetro invisível chamado Continuation para a chamada da função a nível de bytecode na JVM. Esse parâmetro Continuation é basicamente um callback.

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Quando o Kotlin identifica uma sequência de pontos com suspend, ele compila os pontos com suspend para uma máquina de estado.

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Os desenvolvedores são encorajados a explorar a biblioteca Kotlin de rotinas cooperativas disponíveis para suportar programação assíncrona. Essas bibliotecas ainda estão evoluindo, sendo experimentais no momento. Contudo, elas incluem integrações com outras abordagens assíncronas, como: CompleteableFuture, RxJava e Reactive Streams. Elas também têm a possibilidade de integrar o Kotlin com UI frameworks single-threads, incluindo Android e JavaFX.

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