RxJava线程切换流程分析_subscribeOn

作者: 未见哥哥 | 来源:发表于2017-06-12 22:19 被阅读214次

在上一小节中RxJava2_整体流程分析，有这么一个结论，那就是每一次调用 Observable 的操作符都会返回一个新的 Observable 对象，并且会通过构造的方式传入上一级创建的 Observable 对象，将其保存起来，下面是示例代码。那么接下来操作的 subscribeOn、observeOn 操作符都会分别创建新的 Observable 对象，并存储上一级创建的 observable。

//上一级创建的 observable 对象：ObservableOnSubscribe
Observable.create(new ObservableOnSubscribe<String>() {...}

public final class ObservableCreate<T> extends Observable<T> {
    final ObservableOnSubscribe<T> source;
    //保存上一级创建的 Observable 对象 ： ObservableOnSubscribe
    public ObservableCreate(ObservableOnSubscribe<T> source) {
        this.source = source;
    }
}

一、执行流程图

RxJava2_执行流程分析图.png

二、示例代码

下面这段代码的功能就是在 subscribe 方法内部通过调用 getBitampFormServer 去请求一个 Bitmap 对象，这个方法是耗时操作，当前的操作应该在子线程中执行，得到 bmp 之后，根据结果分别去调用 onNext() /onError() 方法。而在订阅者中若是 onNext 被回调则表示成功获取到 bmp，对应地将其设置给对应的 mImageView 对象上，如果 onError 被回调了，那么表示加载 Bitmap 是失败的，对应的再做一些其它操作，这些操作应该在主线程中进行。本次通过从源码的角度探究的是 RxJava2 内部是如何进行线程切换操作的。本小节先分析 subscribeOn 如何去实现事件源在子线程中发射事件。也就是 ObservableOnSubscribe#subscribe 在子线程中去执行。

Observable.create(new ObservableOnSubscribe<String>() {
    @Override
    public void subscribe(@NonNull ObservableEmitter<Bitmap> e) throws Exception {
     
        //该方法进行网络请求，是比较耗时的操作。
        Bitmap bmp = getBitampFormServer("uri");
        if(bmp!=null) {
            //获取 bmp 成功
            e.onNext(bmp);
            e.onComplete();
        }else{
            //如果从网络加载图片不成功，回调onError 来通知订阅者
            e.onError(new Exception("图片加载出错啦"));
        }
    }}) //事件源发射事件在子线程中运行
        .subscribeOn(Schedulers.io())
        //订阅者在主线程中接受事件
        .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
        .subscribe(new Observer<Bitmap>() {
            @Override
            public void onSubscribe(Disposable d) {
                Log.e("zeal", "onSubscribe");
            }
            @Override
            public void onNext(@NonNull Bitmap bmp) {
                //设置显示在 ImageView 上
                mImageView.setImageBitmap(bmp);             
            }
            @Override
            public void onError(@NonNull Throwable e) {
                Log.e("zeal","error:"+e.toString());
            }
            @Override
            public void onComplete() {
                Log.e("zeal", "onComplete");
            }
        });

2、.subscribeOn(Schedulers.io()) 源码分析

public final Observable<T> subscribeOn(Scheduler scheduler) {
    ...
    return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableSubscribeOn<T>(this, scheduler));
}

2.1、Scheduler

从下面的类注释可以知道，这个类是一个调度类，可以延时/周期性地去执行一个任务。可以从 Schedulers 这个类去获取 Scheduler 的实现子类对象，例如在频繁进行 io 操作就可以调用 Schedulers.io() ，如果是计算比较多的可以调用 Schedulers.computation()。

/**
 * A {@code Scheduler} is an object that specifies an API for scheduling
 * units of work with or without delays or periodically.
 * You can get common instances of this class in {@link io.reactivex.schedulers.Schedulers}.
 */
public abstract class Scheduler {}

2.2、Schedulers.io()

通过下面的 Schedulers.io() 源码跟踪，最终返回的是一个 IoScheduler 对象，这个对象实际上就是 Scheduler 的子类对象。那么就符合 subscribeOn(Scheduler) 参数的要求了。

@NonNull
public static Scheduler io() {
    //内部是 IO 
    return RxJavaPlugins.onIoScheduler(IO);
}
//-----------------------------------------------------
@NonNull
static final Scheduler IO;

static {
    ...
    // IO 是在静态代码块中实例化的
    IO = RxJavaPlugins.initIoScheduler(new Callable<Scheduler>() {
        @Override
        public Scheduler call() throws Exception {
            //这里返回一个 IoHolder 对象。
            return IoHolder.DEFAULT;
        }
    });
    ...
}
//-----------------------------------------------------
static final class IoHolder {
    static final Scheduler DEFAULT = new IoScheduler();
}

//-----------------------------------------------------
//IoHolder 类定义中可以知道，该类是继承至 Scheduler
public final class IoScheduler extends Scheduler {}

2.3、subscribeOn 内部实现

subscribeOn(Scheduler scheduler)

这个方法内部会通过创建一个 ObservableSubscribeOn 对象，根据之前的经验可知道，这个类肯定也是一个 Observable 的子类对象。因此对于 subscribe(observer) 方法而言，我们就只关心它真正调用的方法 subscribeActual(observer) 。

subscribeActual(observer)

在subscribeActual 内部首先是对 observer 进行包装成 SubscribeOnObserver 对象。这里的 SubscribeOnObserver 不仅是一个 Observer ，而且具备一个连接器的作用 Disposable 。

@Override
public void subscribeActual(final Observer<? super T> s) {
    //包装 observer 对象
    final SubscribeOnObserver<T> parent = new SubscribeOnObserver<T>(s);
    //将连接器 parent 通过 onSubscribe 回调给 observer 对象
    s.onSubscribe(parent);
    //这里是通过 scheduler 去执行一个任务 SubscribeTask。
    parent.setDisposable(scheduler.scheduleDirect(new SubscribeTask(parent)));
}

SubscribeOnObserver

这个类是对 observer 的包装，内部实现了 Observer 和 Disposable 接口。也就是说它既有订阅者的功能，也实现了连接器的功能。注意 actual 这个变量，它是下一级的 Observer 对象，为什么说是下一级呢？因为每次包装的 Observer 是一级级别往上被订阅的，当前的 Observer 都会包装下一级别的 Observer 对象。例如 SubscribeOnObserver 就封装了下一级的 Observer 对象，其实就是当前 Observer 接受到事件源发送过来的事件时，再调用包装的 Observer 回调给下一级，这样一级级传递下去知道最后一级 Observer。

static final class SubscribeOnObserver<T> extends AtomicReference<Disposable> implements Observer<T>, Disposable {
    ...
    final Observer<? super T> actual;
    final AtomicReference<Disposable> s;
    SubscribeOnObserver(Observer<? super T> actual) {
        this.actual = actual;
        this.s = new AtomicReference<Disposable>();
    }
    @Override
    public void onSubscribe(Disposable s) {
        DisposableHelper.setOnce(this.s, s);
    }
    //发送事件
    @Override
    public void onNext(T t) {
        //回调给下一级
        actual.onNext(t);
    }
    //发送事件
    @Override
    public void onError(Throwable t) {
        //回调给下一级
        actual.onError(t);
    }
    //发送事件
    @Override
    public void onComplete() {
        //回调给下一级
        actual.onComplete();
    }
    @Override
    public void dispose() {
        DisposableHelper.dispose(s);
        DisposableHelper.dispose(this);
    }
    @Override
    public boolean isDisposed() {
        return DisposableHelper.isDisposed(get());
    }
    void setDisposable(Disposable d) {
        DisposableHelper.setOnce(this, d);

SubscribeTask(parent)

SubscribeTask 它是一个 Runnbale ，因此我们把它理解为一个任务。首先关注是它的 run 方法，它内部实现很简单，就是**通知上一级的 Observable 通过 subscribe 这个方法进行订阅当前 observer **。下面会执行一大堆代码，其实都会为创建一个线程然后交给指定的线程池取执行这个任务，先记住这个任务的使命。那么既然是一个线程，那么肯定有一个地方需要执行这个线程的，接下来关注 scheduler.scheduleDirect 方法。

final class SubscribeTask implements Runnable {
    private final SubscribeOnObserver<T> parent;
    SubscribeTask(SubscribeOnObserver<T> parent) {
        this.parent = parent;
    }
    @Override
    public void run() {
        //【核心代码，这段代码决定上一级observable订阅在哪个线程执行。】
        //source：就是上一级创建的 observable
        //parent 就是包装后的 observer
        source.subscribe(parent);
    }
}

开始寻找 SubscribeTask 这个线程实在哪里被执行的。

scheduler.scheduleDirect(new SubscribeTask(parent))

刚才分析过 scheduler 就是 IoScheduler 对象了，跟踪源码发现，这个类并没有重写这个方法，因此直接进入 Scheduler 查看。

@NonNull
public Disposable scheduleDirect(@NonNull Runnable run) {
    return scheduleDirect(run, 0L, TimeUnit.NANOSECONDS);
}

//这里的 delay = 0，也就是马上执行这个任务。
//【这个 run 就是我们的目标】
@NonNull
public Disposable scheduleDirect(@NonNull Runnable run, long delay, @NonNull TimeUnit unit) {
    
    //核心代码 createWorker() 创建一个可以可以执行 run 的 worker 
    final Worker w = createWorker();
    //对 run 进行了包装，实际上还是 run 这个对象。【这个 run 就是我们的目标】
    final Runnable decoratedRun = RxJavaPlugins.onSchedule(run);
    
    //decoratedRun 交给了 worker 去执行
    w.schedule(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            try {
                【我们的目标在此处被执行】
                decoratedRun.run();
            } finally {
                //事件源发射事件完毕之后，就关闭连接器。
                w.dispose();
            }
        }
    }, delay, unit);
    return w;
}

IoScheduler#createWorker();

现在我们知道我们的任务是交给 worker.schedule() 去执行的。因为 Worker 是负责去执行调度的，因此不同的子类会有不同的 Worker 的实现，在 Scheduler 中通过 createWorker() 来获取子类实现的 Worker 对象。

@Override
public Worker createWorker() {
    return new EventLoopWorker(pool.get());
}

Scheduler#Worker

这个类具备延迟执行任务，周期性执行任务的功能。所有的执行都是基于 schedule() 方法，而这个方法是一个抽象方法，也就是它无法知道子类需要怎么执行这个任务，因为每一种调度器执行的方式 schedule 都不一样，因此交给子类去实现。

 @NonNull
 public abstract Disposable schedule(@NonNull Runnable run, long delay, @NonNull TimeUnit unit);

EnentLooerWorker#schedule()

有了 Worker 之后就要开始执行【我们的任务 action 啦】

@Override
public Disposable schedule(@NonNull Runnable action, long delayTime, @NonNull TimeUnit unit) {
    if (tasks.isDisposed()) {
        // don't schedule, we are unsubscribed
        return EmptyDisposable.INSTANCE;
    }
    //【任务 action 】交给 threadWorker 去执行
    return threadWorker.scheduleActual(action, delayTime, unit, tasks);

threadWorker.scheduleActual

threadWorker 是 ThreadWorker ，继承至 NewThreadWorker 。

static final class ThreadWorker extends NewThreadWorker 

//NewThreadWorker 内部维护一个线程池 executor。
public class NewThreadWorker extends Scheduler.Worker implements Disposable {
    private final ScheduledExecutorService executor;

    volatile boolean disposed;

    public NewThreadWorker(ThreadFactory threadFactory) {
        executor = SchedulerPoolFactory.create(threadFactory);
    }
    

//最终代码会走到这里
@NonNull
public ScheduledRunnable scheduleActual(final Runnable run, long delayTime, @NonNull TimeUnit unit, @Nullable DisposableContainer parent) {
    //对 run 进行包装
    Runnable decoratedRun = RxJavaPlugins.onSchedule(run);
    ScheduledRunnable sr = new ScheduledRunnable(decoratedRun, parent);
    if (parent != null) {
        if (!parent.add(sr)) {
            return sr;
        }
    }
    Future<?> f;
    try {
        //上面已经提到，delayTime = 0；所以这个任务会被立即执行，
        if (delayTime <= 0) {
            f = executor.submit((Callable<Object>)sr);
        } else {
            f = executor.schedule((Callable<Object>)sr, delayTime, unit);
        }
        sr.setFuture(f);
    } catch (RejectedExecutionException ex) {
        if (parent != null) {
            parent.remove(sr);
        }
        RxJavaPlugins.onError(ex);
    }
    return sr;
}

@Override
public void run() {
    try {
        try {
            //执行原始的 run 方法。
            actual.run();
        } catch (Throwable e) {
            // Exceptions.throwIfFatal(e); nowhere to go
            RxJavaPlugins.onError(e);
        }
    } finally {
        Object o = get(PARENT_INDEX);
        if (o != DISPOSED && o != null && compareAndSet(PARENT_INDEX, o, DONE)) {
            ((DisposableContainer)o).delete(this);
        }
        for (;;) {
            o = get(FUTURE_INDEX);
            if (o == DISPOSED || compareAndSet(FUTURE_INDEX, o, DONE)) {
                break;
            }
        }
    }
}

2.4、结果

f = executor.submit((Callable<Object>)sr); 这里执行了 SubscribeTask#run() 方法，也就是当前的订阅者 Observer 订阅了上一级的 Observable 。也就是上一级的 ObservableCreate.subscribe(observer) 被执行了。请注意它是在子线程中被执行的。如果想要了解接下来的事件源是怎么发送事件的可以参考RxJava2_整体流程分析

RxJava线程切换流程分析_subscribeOn

一、执行流程图

二、示例代码

2、.subscribeOn(Schedulers.io()) 源码分析

2.1、Scheduler

2.2、Schedulers.io()

2.3、subscribeOn 内部实现

2.4、结果

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