Kotlin Coroutinen & Flows

Was macht Kotlin Coroutinen & Flows?

Muster für strukturierte Nebenläufigkeit, Flow-basierte reaktive Streams und Coroutinen-Tests in Android- und Kotlin-Multiplattform-Projekten.

Wann aktivieren

• Schreiben von asynchronem Code mit Kotlin Coroutinen
• Verwenden von Flow, StateFlow oder SharedFlow für reaktive Daten
• Verwalten nebenläufiger Operationen (paralleles Laden, Entprellen, Wiederholen)
• Testen von Coroutinen und Flows
• Verwalten von Coroutine-Scopes und Abbrüchen

Strukturierte Nebenläufigkeit

Scope-Hierarchie

Application
  └── viewModelScope (ViewModel)
        └── coroutineScope { } (strukturiertes Kind)
              ├── async { } (nebenläufige Aufgabe)
              └── async { } (nebenläufige Aufgabe)

Verwende immer strukturierte Nebenläufigkeit – niemals GlobalScope:

// SCHLECHT
GlobalScope.launch { fetchData() }

// GUT – an den ViewModel-Lebenszyklus gebunden
viewModelScope.launch { fetchData() }

// GUT – an den Lebenszyklus einer Composable gebunden
LaunchedEffect(key) { fetchData() }

Parallele Zerlegung

Verwende coroutineScope + async für parallele Arbeit:

suspend fun loadDashboard(): Dashboard = coroutineScope {
    val items = async { itemRepository.getRecent() }
    val stats = async { statsRepository.getToday() }
    val profile = async { userRepository.getCurrent() }
    Dashboard(
        items = items.await(),
        stats = stats.await(),
        profile = profile.await()
    )
}

SupervisorScope

Verwende supervisorScope, wenn Fehler in einem Kind nicht die Geschwister abbrechen sollen:

suspend fun syncAll() = supervisorScope {
    launch { syncItems() }       // Fehler hier bricht syncStats nicht ab
    launch { syncStats() }
    launch { syncSettings() }
}

Flow-Muster

Kalter Flow – Umwandlung von einmaligen Aufrufen in einen Stream

fun observeItems(): Flow<List<Item>> = flow {
    // Wird erneut emittiert, sobald sich die Datenbank ändert
    itemDao.observeAll()
        .map { entities -> entities.map { it.toDomain() } }
        .collect { emit(it) }
}

StateFlow für UI-Zustände

class DashboardViewModel(
    observeProgress: ObserveUserProgressUseCase
) : ViewModel() {
    val progress: StateFlow<UserProgress> = observeProgress()
        .stateIn(
            scope = viewModelScope,
            started = SharingStarted.WhileSubscribed(5_000),
            initialValue = UserProgress.EMPTY
        )
}

WhileSubscribed(5_000) hält die Upstream-Datenquelle für 5 Sekunden aktiv, nachdem der letzte Abonnent sich abgemeldet hat – übersteht Konfigurationsänderungen ohne Neustart.

Kombinieren mehrerer Flows

val uiState: StateFlow<HomeState> = combine(
    itemRepository.observeItems(),
    settingsRepository.observeTheme(),
    userRepository.observeProfile()
) { items, theme, profile ->
    HomeState(items = items, theme = theme, profile = profile)
}.stateIn(viewModelScope, SharingStarted.WhileSubscribed(5_000), HomeState())

Flow-Operatoren

// Sucheingabe entprellen
searchQuery
    .debounce(300)
    .distinctUntilChanged()
    .flatMapLatest { query -> repository.search(query) }
    .catch { emit(emptyList()) }
    .collect { results -> _state.update { it.copy(results = results) } }

// Wiederholen mit exponentiellem Backoff
fun fetchWithRetry(): Flow<Data> = flow { emit(api.fetch()) }
    .retryWhen { cause, attempt ->
        if (cause is IOException && attempt < 3) {
            delay(1000L * (1 shl attempt.toInt()))
            true
        } else {
            false
        }
    }

SharedFlow für einmalige Ereignisse

class ItemListViewModel : ViewModel() {
    private val _effects = MutableSharedFlow<Effect>()
    val effects: SharedFlow<Effect> = _effects.asSharedFlow()

    sealed interface Effect {
        data class ShowSnackbar(val message: String) : Effect
        data class NavigateTo(val route: String) : Effect
    }

    private fun deleteItem(id: String) {
        viewModelScope.launch {
            repository.delete(id)
            _effects.emit(Effect.ShowSnackbar("Item gelöscht"))
        }
    }
}

// In einer Composable sammeln
LaunchedEffect(Unit) {
    viewModel.effects.collect { effect ->
        when (effect) {
            is Effect.ShowSnackbar -> snackbarHostState.showSnackbar(effect.message)
            is Effect.NavigateTo -> navController.navigate(effect.route)
        }
    }
}

Dispatcher

// CPU-intensive Arbeit
withContext(Dispatchers.Default) { parseJson(largePayload) }

// I/O-gebundene Arbeit
withContext(Dispatchers.IO) { database.query() }

// Hauptthread (UI) – Standard in viewModelScope
withContext(Dispatchers.Main) { updateUi() }

In KMP verwende Dispatchers.Default und Dispatchers.Main (auf allen Plattformen verfügbar). Dispatchers.IO ist nur für JVM/Android – verwende Dispatchers.Default auf anderen Plattformen oder stelle es über DI bereit.

Abbruch

Kooperativer Abbruch

Lang laufende Schleifen müssen auf Abbruch prüfen:

suspend fun processItems(items: List<Item>) = coroutineScope {
    for (item in items) {
        ensureActive()  // wirft CancellationException wenn abgebrochen
        process(item)
    }
}

Bereinigung mit try/finally

viewModelScope.launch {
    try {
        _state.update { it.copy(isLoading = true) }
        val data = repository.fetch()
        _state.update { it.copy(data = data) }
    } finally {
        _state.update { it.copy(isLoading = false) }  // läuft immer, auch bei Abbruch
    }
}

Testen

Testen von StateFlow mit Turbine

@Test
fun `Suche aktualisiert Artikel-Liste`() = runTest {
    val fakeRepository = FakeItemRepository().apply { emit(testItems) }
    val viewModel = ItemListViewModel(GetItemsUseCase(fakeRepository))

    viewModel.state.test {
        assertEquals(ItemListState(), awaitItem())  // initial

        viewModel.onSearch("query")
        val loading = awaitItem()
        assertTrue(loading.isLoading)

        val loaded = awaitItem()
        assertFalse(loaded.isLoading)
        assertEquals(1, loaded.items.size)
    }
}

Testen mit TestDispatcher

@Test
fun `Paralleles Laden wird korrekt abgeschlossen`() = runTest {
    val viewModel = DashboardViewModel(
        itemRepo = FakeItemRepo(),
        statsRepo = FakeStatsRepo()
    )

    viewModel.load()
    advanceUntilIdle()

    val state = viewModel.state.value
    assertNotNull(state.items)
    assertNotNull(state.stats)
}

Faking von Flows

class FakeItemRepository : ItemRepository {
    private val _items = MutableStateFlow<List<Item>>(emptyList())

    override fun observeItems(): Flow<List<Item>> = _items

    fun emit(items: List<Item>) { _items.value = items }

    override suspend fun getItemsByCategory(category: String): Result<List<Item>> {
        return Result.success(_items.value.filter { it.category == category })
    }
}

Anti-Patterns vermeiden

• Verwenden von GlobalScope – führt zu Coroutinen-Leaks, keine strukturierte Abbrüche
• Flows im init {} ohne einen Scope sammeln – verwende viewModelScope.launch
• Verwenden von MutableStateFlow mit veränderlichen Collections – verwende immer unveränderliche Kopien: _state.update { it.copy(list = it.list + newItem) }
• Abfangen von CancellationException – lasse sie für korrekte Abbrüche propagieren
• Verwenden von flowOn(Dispatchers.Main) zum Sammeln – der Dispatcher zum Sammeln ist der des Aufrufers
• Erstellen eines Flow in einer @Composable ohne remember – erzeugt den Flow bei jeder Neuzusammensetzung neu

Referenzen

Siehe Fähigkeit: compose-multiplatform-patterns für die UI-Nutzung von Flows. Siehe Fähigkeit: android-clean-architecture für die Einordnung von Coroutinen in den Schichten.