async: چیست، Deferred و هم‌روال‌های موازی چگونه کار می‌کنند

async در کاتلین کوروتینز چیست؟

async — یک تابع توسعه‌دهنده CoroutineScope است که یک هم‌روال با قابلیت بازگرداندن نتیجه ایجاد می‌کند. برخلاف launch، async یک Deferred<T> — شیئی که یک مقدار آینده را نشان می‌دهد — برمی‌گرداند. هم‌روال راه‌اندازی شده از طریق async به صورت هم‌روند با سایر هم‌روال‌ها اجرا می‌شود که امکان موازی‌سازی محاسبات را فراهم می‌کند.

async زمانی استفاده می‌شود که نتیجه عملیات ناهمگام برای پردازش بعدی مورد نیاز است: بارگذاری داده از چندین منبع، پردازش دسته‌ای مجموعه‌ها، درخواست‌های موازی به APIهای مختلف. Deferred بلافاصله ایجاد می‌شود و نتیجه پس از اتمام هم‌روال در دسترس می‌شود.

import kotlinx.coroutines.*

suspend fun String.delayedValue(): String {
    delay(1000L)
    return this
}

fun main() = runBlocking {
    val deferred: Deferred<String> = async { "Hello".delayedValue() }
    println(deferred.await())
}

نحو async و Deferred

امضای async مشابه launch است: همان پارامترهای CoroutineContext، CoroutineStart و بلوک suspend. تفاوت در نوع بازگشتی است — Deferred<T> به جای Job، که در آن T نوع نتیجه‌ای است که توسط آخرین عبارت بلوک بازگردانده می‌شود.

public fun <T> CoroutineScope.async(
    context: CoroutineContext = EmptyCoroutineContext,
    start: CoroutineStart = CoroutineStart.DEFAULT,
    block: suspend CoroutineScope.() -> T
): Deferred<T>

Deferred<T> — واسطی که از Job ارث‌بری می‌کند و متدهای await()، getCompleted()، getCompletionExceptionOrNull() را اضافه می‌کند. await() یک تابع suspend است و فقط درون یک هم‌روال یا تابع suspend دیگر قابل فراخوانی است. getCompleted() — یک متد غیرمسدودکننده که اگر هم‌روال هنوز کامل نشده باشد استثنا پرتاب می‌کند.

وظایف موازی با async

مزیت اصلی async امکان راه‌اندازی موازی وظایف است. به جای انتظار ترتیبی برای هر عملیات (زمان کل = مجموع زمان‌ها)، async هم‌روال‌ها را همزمان راه‌اندازی می‌کند و زمان کل را به زمان طولانی‌ترین عملیات کاهش می‌دهد.

بارگذاری موازی داده

سناریوی معمول — بارگذاری پروفایل کاربر، تنظیمات و تاریخچه سفارشات با سه درخواست async موازی. پس از اتمام هر سه، نتایج در یک مدل داده واحد ترکیب می‌شوند.

suspend fun loadUserDashboard(userId: String): Dashboard = coroutineScope {
    val profile = async { api.getProfile(userId) }
    val settings = async { api.getSettings(userId) }
    val orders = async { api.getRecentOrders(userId) }

    Dashboard(
        profile = profile.await(),
        settings = settings.await(),
        orders = orders.await()
    )
}

تابع coroutineScope هم‌روال‌های فرزند را راه‌اندازی می‌کند و قبل از بازگرداندن نتیجه منتظر اتمام آنها می‌ماند. کل بلوک به صورت موازی اجرا می‌شود، نه ترتیبی.

پردازش نتایج Deferred

Deferred چندین روش برای کار با نتیجه پشتیبانی می‌کند. علاوه بر await()، روش‌هایی برای بررسی وضعیت، دریافت مقدار آماده و تجمیع چندین Deferred از طریق توابع کمکی کاتلین کوروتینز در دسترس است.

برای تجمیع لیست Deferred از awaitAll() استفاده می‌شود — تابعی که اجرا را تا اتمام تمام Deferredهای موجود در مجموعه متوقف می‌کند. اگر حداقل یکی با خطا به پایان رسیده باشد، awaitAll() استثنا پرتاب می‌کند.

suspend fun <T> loadAll(requests: List<suspend () -> T>): List<T> {
    return coroutineScope {
        val deferreds = requests.map { async { it() } }
        deferreds.awaitAll()
    }
}

تفاوت‌های async و launch

انتخاب بین async و launch به نیاز به نتیجه اجرای هم‌روال بستگی دارد. launch Job را برمی‌گرداند و برای عملیات fire-and-forget مناسب است، async Deferred را برمی‌گرداند و برای وظایفی که داده برمی‌گردانند استفاده می‌شود. از نظر نحو و پارامترها، سازنده‌ها یکسان هستند.

• launch → Job (بدون نتیجه)، async → Deferred<T> (نتیجه T دارد)
• launch — وظایف fire-and-forget (ثبت رویداد، کش کردن، ارسال آمار)
• async — محاسبات موازی (بارگذاری از چندین API، پردازش دسته‌ای)
• هر دو از هم‌روندی ساختاریافته و پارامترهای CoroutineStart پشتیبانی می‌کنند
• await() فقط برای Deferred در دسترس است، launch نتیجه ارائه نمی‌دهد

قانون مهم: هرگز از async برای fire-and-forget استفاده نکنید. اگر نتیجه هم‌روال مورد نیاز نیست، از launch استفاده کنید. async سربار ایجاد Deferred را تحمیل می‌کند که در چنین سناریویی توجیه‌پذیر نیست.

نمونه‌های async در توسعه موبایل

در اندروید async برای عملیات موازی داخل ViewModel و UseCases استفاده می‌شود. سناریوهای معمول: بارگذاری همزمان پروفایل و فید خبری، دریافت آب و هوا از چندین سرویس هواشناسی، همگام‌سازی دسته‌ای داده با سرور.

class HomeViewModel : ViewModel() {
    fun loadHomeScreen() {
        viewModelScope.launch {
            val userData = async(Dispatchers.IO) { repository.getUserData() }
            val newsFeed = async(Dispatchers.IO) { repository.getNewsFeed() }
            val notifications = async(Dispatchers.IO) { repository.getNotifications() }

            val state = HomeState(
                user = userData.await(),
                news = newsFeed.await(),
                unread = notifications.await()
            )
            _uiState.update { state }
        }
    }
}

توصیه می‌شود گروه async را در coroutineScope یا supervisorScope برای جداسازی خطاها بپیچید. supervisorScope امکان ادامه اجرای سایر هم‌روال‌های async را حتی در صورت خطا در یکی از آنها فراهم می‌کند — این برای عملیات غیر بحرانی مفید است.