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

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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