Android中RxJava解析

作者: RmondJone | 来源:发表于2021-01-12 14:14 被阅读0次

一、什么是RxJava?

RxJava 在 GitHub 主页上的自我介绍是 "a library for composing asynchronous and event-based programs using observable sequences for the Java VM"（一个在 Java VM 上使用可观测的序列来组成异步的、基于事件的程序的库）。这就是 RxJava ，概括得非常精准。

二、为什么要用RxJava?

1、异步操作很关键的一点是程序的简洁性，因为在调度过程比较复杂的情况下，异步代码经常会既难写也难被读懂。 Android 创造的 AsyncTask 和Handler ，其实都是为了让异步代码更加简洁。RxJava 的优势也是简洁，但它的简洁的与众不同之处在于，随着程序逻辑变得越来越复杂，它依然能够保持简洁，增加了工程的可维护性。

2、轻松实现线程的切换工作，只需调用 subscribeOn() 和 observeOn() 两个方法。

三、RxJava原理概括

这里以RxJava1来阐述原理，RxJava2引入了最新的背压概念，用于解决上流事件发送太快，下流事件处理不及时问题。我们在使用过程中，只需了解RxJava的基本原理即可。最重要的就是理解RxJava为什么可以实现切换线程以及RxJava中流的转换过程。

订阅的实现：

1、RxJava的异步实现，是通过一种扩展的观察者模式来实现的。
RxJava 的观察者模式大致如下图：

2、 RxJava 使用 create() 方法来创建一个被观察者即Observable ，并为它定义事件触发规则

首先创建一个OnSubscribe对象，在这个对象中定义了一些触发规则，然后调用create()方法来新建一个Observable对象。

Observable observable = Observable.create(new Observable.OnSubscribe() {
    @Override
    public void call(String subscriber) {
        subscriber.onNext("Hello");
        subscriber.onNext("Hi");
        subscriber.onNext("Aloha");
        subscriber.onCompleted();
    }
});

3、创建观察者Subscriber或者Observer，Subscriber 对 Observer 接口进行了一些扩展，但他们的基本使用方式是完全一样的。不仅基本使用方式一样，实质上，在 RxJava 的 subscribe（订阅）过程中，Observer 也总是会先被转换成一个 Subscriber 再使用。

注意点：这里的概念仅限于RxJava1,在RxJava2中这个概念是不同的，关于不同点可以查看文章最后的RxJava2的相关文章。

Subscriber subscriber = new Subscriber() {
    @Override
    public void onNext(String s) {
        Log.d(tag, "Item: " + s);
    }

    @Override
    public void onCompleted() {
        Log.d(tag, "Completed!");
    }

    @Override
    public void onError(Throwable e) {
        Log.d(tag, "Error!");
    }
};

4、订阅

创建了 Observable 和 Observer 之后，再用 subscribe() 方法将它们联结起来，整条链子就可以工作了。代码形式很简单

observable.subscribe(observer);
// 或者：
observable.subscribe(subscriber);

我们来看一下subscribe()方法中做了哪些事情？

// 注意：这不是 subscribe() 的源码，而是将源码中与性能、兼容性、扩展性有关的代码剔除后的核心代码。
// 如果需要看源码，可以去 RxJava 的 GitHub 仓库下载。
public Subscription subscribe(Subscriber subscriber) {
    subscriber.onStart();
    onSubscribe.call(subscriber);
    return subscriber;
}

可以看到，subscriber() 做了3件事：

调用 Subscriber.onStart() 。这个方法在前面已经介绍过，是一个可选的准备方法。
调用 Observable 中的 OnSubscribe.call(Subscriber) 。在这里，事件发送的逻辑开始运行。从这也可以看出，在 RxJava 中， Observable 并不是在创建的时候就立即开始发送事件，而是在它被订阅的时候，即当 subscribe() 方法执行的时候。
将传入的 Subscriber 作为 Subscription 返回。这是为了方便 unsubscribe()

线程切换、流的变换实现：

1、在不指定线程的情况下， RxJava 遵循的是线程不变的原则，即：在哪个线程调用 subscribe()，就在哪个线程生产事件；在哪个线程生产事件，就在哪个线程消费事件。如果需要切换线程，就需要用到 Scheduler （调度器）。

在RxJava 中，Scheduler ——调度器，相当于线程控制器，RxJava 通过它来指定每一段代码应该运行在什么样的线程。RxJava 已经内置了几个 Scheduler ，它们已经适合大多数的使用场景：

Schedulers.immediate(): 直接在当前线程运行，相当于不指定线程。这是默认的 Scheduler。
Schedulers.newThread(): 总是启用新线程，并在新线程执行操作。
Schedulers.io(): I/O 操作（读写文件、读写数据库、网络信息交互等）所使用的 Scheduler。行为模式和 newThread() 差不多，区别在于 io() 的内部实现是是用一个无数量上限的线程池，可以重用空闲的线程，因此多数情况下 io() 比 newThread() 更有效率。不要把计算工作放在 io() 中，可以避免创建不必要的线程。
Schedulers.computation(): 计算所使用的 Scheduler。这个计算指的是 CPU 密集型计算，即不会被 I/O 等操作限制性能的操作，例如图形的计算。这个 Scheduler 使用的固定的线程池，大小为 CPU 核数。不要把 I/O 操作放在 computation() 中，否则 I/O 操作的等待时间会浪费 CPU。
另外， Android 还有一个专用的 AndroidSchedulers.mainThread()，它指定的操作将在 Android 主线程运行。

2、在了解RxJava为什么可以切换线程之前，需要了解一下RxJava的变换

首先看一个 map() 的例子

Observable.just("images/logo.png") // 输入类型 String
    .map(new Func1() {
        @Override
        public Bitmap call(String filePath) { // 参数类型 String
            return getBitmapFromPath(filePath); // 返回类型 Bitmap
        }
    })
    .subscribe(new Action1() {
        @Override
        public void call(Bitmap bitmap) { // 参数类型 Bitmap
            showBitmap(bitmap);
        }
    });

这里通过map()函数实现了String->Bitmap的流的转换。

如果要实现一对多的转换该怎么办？假设有多个学生，一个学生有多门课程，我要打印每个学生的每门课程该怎么办？使用flatMap()！

Student[] students = ...;
Subscriber subscriber = new Subscriber() {
    @Override
    public void onNext(Course course) {
        Log.d(tag, course.getName());
    }
    ...
};
Observable.from(students)
    .flatMap(new Func1() {
        @Override
        public Observable call(Student student) {
            return Observable.from(student.getCourses());
        }
    })
    .subscribe(subscriber);

flatMap() 的原理是这样的：

使用传入的事件对象创建一个 Observable 对象。
并不发送这个 Observable, 而是将它激活，于是它开始发送事件。
每一个创建出来的 Observable 发送的事件，都被汇入同一个 Observable ，而这个 Observable 负责将这些事件统一交给 Subscriber 的回调方法

这三个步骤，把事件拆成了两级，通过一组新创建的 Observable 将初始的对象『铺平』之后通过统一路径分发了下去。

3、变换的原理：lift()
这些变换虽然功能各有不同，但实质上都是针对事件序列的处理和再发送。而在 RxJava 的内部，它们是基于同一个基础的变换方法： lift(Operator)。首先看一下 lift() 的内部实现（仅核心代码）:

// 注意：这不是 lift() 的源码，而是将源码中与性能、兼容性、扩展性有关的代码剔除后的核心代码。
// 如果需要看源码，可以去 RxJava 的 GitHub 仓库下载。
public Observable lift(Operator operator) {
    return Observable.create(new OnSubscribe() {
        @Override
        public void call(Subscriber subscriber) {
            Subscriber newSubscriber = operator.call(subscriber);
            newSubscriber.onStart();
            onSubscribe.call(newSubscriber);
        }
    });
}

这段代码很有意思：它生成了一个新的 Observable 并返回，而且创建新 Observable 所用的参数 OnSubscribe 的回调方法 call() 中的实现竟然看起来和前面讲过的 Observable.subscribe() 一样！然而它们并不一样哟~不一样的地方关键就在于第二行 onSubscribe.call(subscriber) 中的 onSubscribe 所指代的对象不同（高能预警：接下来的几句话可能会导致身体的严重不适）

subscribe() 中这句话的 onSubscribe 指的是 Observable 中的 onSubscribe 对象，这个没有问题，但是 lift() 之后的情况就复杂了点。

当含有 lift() 时：

lift() 创建了一个 Observable 后，加上之前的原始 Observable，已经有两个 Observable 了；
而同样地，新 Observable 里的新 OnSubscribe 加上之前的原始 Observable 中的原始 OnSubscribe，也就有了两个 OnSubscribe；
当用户调用经过 lift() 后的 Observable 的 subscribe() 的时候，使用的是 lift() 所返回的新的 Observable ，于是它所触发的 onSubscribe.call(subscriber)，也是用的新 Observable 中的新 OnSubscribe，即在 lift() 中生成的那个 OnSubscribe；
而这个新 OnSubscribe 的 call() 方法中的 onSubscribe ，就是指的原始 Observable 中的原始 OnSubscribe ，在这个 call() 方法里，新 OnSubscribe 利用 operator.call(subscriber) 生成了一个新的 Subscriber（Operator 就是在这里，通过自己的 call() 方法将新 Subscriber 和原始 Subscriber 进行关联，并插入自己的『变换』代码以实现变换），然后利用这个新 Subscriber 向原始 Observable 进行订阅。

4、如果经过多次变换也就是多次lift()之后是什么样的？

如下图所示：

5、变换和线程切换有什么关系？

我们知道subscribeOn() 和 observeOn() 可以实现线程的切换，其实subscribeOn() 和 observeOn() 内部的实现也是lift()。

subscribeOn() 原理图：

observeOn() 原理图：

从图中可以看出，subscribeOn() 和 observeOn() 都做了线程切换的工作（图中的 "schedule..." 部位）。不同的是， subscribeOn() 的线程切换发生在 OnSubscribe 中，即在它通知上一级 OnSubscribe 时，这时事件还没有开始发送，因此 subscribeOn() 的线程控制可以从事件发出的开端就造成影响；而 observeOn() 的线程切换则发生在它内建的 Subscriber 中，即发生在它即将给下一级 Subscriber 发送事件时，因此 observeOn() 控制的是它后面的线程。

6、最后，我用一张图来解释当多个 subscribeOn() 和 observeOn() 混合使用时，线程调度是怎么发生的（由于图中对象较多，相对于上面的图对结构做了一些简化调整）

图中共有 5 处含有对事件的操作。由图中可以看出，①和②两处受第一个 subscribeOn() 影响，运行在红色线程；③和④处受第一个 observeOn() 的影响，运行在绿色线程；⑤处受第二个 observeOn() 影响，运行在紫色线程；而第二个 subscribeOn() ，由于在通知过程中线程就被第一个 subscribeOn() 截断，因此对整个流程并没有任何影响。

所以：当使用了多个 subscribeOn() 的时候，只有第一个 subscribeOn() 起作用，作用于 subscribe()函数。每指定一次observeOn()线程则实现了一次线程的切换工作，在observeOn()之后的转换工作或者Subscriber都运行在observeOn()指定的线程中。

关于RxJava相关的拓展

1、原文链接：http://gank.io/post/560e15be2dca930e00da1083
2、Rxjava2：https://www.jianshu.com/p/0cd258eecf60
3、关于背压：https://www.jianshu.com/p/2c4799fa91a4
4、GitHub：https://github.com/ReactiveX/RxJava

Android中RxJava解析

一、什么是RxJava?

二、为什么要用RxJava?

三、RxJava原理概括

订阅的实现：

线程切换、流的变换实现：

关于RxJava相关的拓展

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