BehaviorSubject 在 Angular 响应式编程中

首先，我们来逐字逐句地剖析这段代码：

protected ongoingScopes$ = new BehaviorSubject<string[] | undefined>(
    undefined
);

这段代码可以拆分成几个重要部分：

1. protected 关键字
2. ongoingScopes$ 变量命名
3. BehaviorSubject 对象
4. 泛型类型的使用 (string[] | undefined)
5. 初始化值 (undefined)

1. protected 关键字

在 TypeScript 中，protected 是一个访问控制修饰符，它用来控制类成员的可见性。和 private 类似，protected 的属性或方法只能在类的内部使用。然而，与 private 不同的是，protected 修饰的成员在该类的子类中也是可以访问的。

这对于面向对象编程非常重要，因为它提供了一种适度的封装方式，允许类的继承者在继承后继续使用或扩展该属性或方法。

例如：

class BaseComponent {
  protected message: string = 'This is a protected message';

  logMessage() {
    console.log(this.message);
  }
}

class DerivedComponent extends BaseComponent {
  changeMessage(newMessage: string) {
    this.message = newMessage;
    console.log(this.message);
  }
}

const derived = new DerivedComponent();
derived.changeMessage('New derived message'); // 可以访问并修改基类的 protected 属性

在上面的例子中，message 是一个受保护的属性，它只能在 BaseComponent 及其子类中被访问，外部实例无法直接访问。这在设计中提供了一种对内部状态的保护，避免不必要的外部干扰。

2. ongoingScopes$ 变量命名

变量 ongoingScopes$ 的命名遵循了一种 RxJS 社区中常见的约定：以 $ 结尾的变量通常表示它是一个 Observable（可观察对象）。这样的命名帮助开发者快速识别代码中哪些变量是流（stream），哪些是普通的值。

ongoingScopes$ 命名表示这个变量用于跟踪某些“作用域”的状态变化，它是一个可以动态更新的流。这种命名约定不仅能提高代码的可读性，还帮助团队中的其他开发者快速理解数据流的性质和目的。

3. BehaviorSubject 对象

BehaviorSubject 是 RxJS 提供的一种特殊类型的 Subject。为了理解它的作用，我们需要先理解 Subject 在 RxJS 中的角色。

在 RxJS 中，Subject 是一种桥梁，可以将数据流推送到多个订阅者。这意味着你可以通过 Subject 来触发事件，并通知所有监听该 Subject 的观察者。BehaviorSubject 是 Subject 的一种特殊形式，它具有以下特点：

• 持有最新的值：无论何时订阅 BehaviorSubject，你都可以立即获得最后一次推送的值。
• 需要初始值：创建 BehaviorSubject 时必须提供一个初始值。

在该代码中，我们创建了一个新的 BehaviorSubject，初始值为 undefined，这意味着任何订阅者都会接收到 undefined 作为初始状态。

举个例子，假设我们要跟踪用户的登录状态：

import { BehaviorSubject } from 'rxjs';

class AuthService {
  private userStatus$ = new BehaviorSubject<string | null>(null);

  setUserStatus(status: string) {
    this.userStatus$.next(status);
  }

  getUserStatus() {
    return this.userStatus$.asObservable();
  }
}

const authService = new AuthService();

// 第一个订阅者
authService.getUserStatus().subscribe(status => {
  console.log('User status:', status); // 初始值为 null
});

authService.setUserStatus('Logged In'); // 更新状态为 'Logged In'

// 新的订阅者
authService.getUserStatus().subscribe(status => {
  console.log('User status for new subscriber:', status); // 立即获得 'Logged In'
});

在这个例子中，BehaviorSubject 保证了任何新订阅者都能立即获得最新的状态值。

4. 泛型类型的使用 (string[] | undefined)

在这段代码中，BehaviorSubject<string[] | undefined> 使用了 TypeScript 的泛型。泛型使我们能够指定 BehaviorSubject 所能持有的值的类型。在这个例子中，ongoingScopes$ 可以持有 string[] 或 undefined。

• string[] 表示这个 BehaviorSubject 可以持有一个字符串数组。这可能意味着它将用来存储某些作用域的名称。
• undefined 则代表当前没有定义值。

这种设计模式在需要动态跟踪某些状态的场景中非常常见。例如，可能最初系统还没有任何作用域，因此值被设置为 undefined，但随着系统初始化、数据加载或用户交互，作用域列表会被设置为一个实际的字符串数组。

这种类型的使用可以增强代码的类型安全，确保当开发者使用 ongoingScopes$ 时，类型检查器可以帮助检测潜在的错误。

5. 初始化值 (undefined)

BehaviorSubject 需要一个初始值。在这段代码中，初始值为 undefined，这意味着任何订阅者在订阅时会首先收到 undefined 作为初始通知。这对于某些应用场景很有用，尤其是在初始状态可能尚未明确的情况下。

例如，在 Angular 应用程序中，组件加载时可能需要等待某些数据从服务器获取，这时将 undefined 作为初始值可以帮助通知组件当前数据尚未加载完毕，避免组件使用未初始化的数据。

代码含义的深入理解

这段代码的整体目的是定义一个可以持有状态的流（ongoingScopes$），并通过 BehaviorSubject 来跟踪和推送状态变化。BehaviorSubject 的特性使得它非常适合用于管理状态，并将状态的变化推送给多个订阅者。

这种模式在 Angular 的服务中非常常见，尤其是在状态管理、数据共享等场景中。例如，ongoingScopes$ 可以用于跟踪应用程序中某个部分的状态变化，每当状态发生变化时，所有的订阅者都会被通知。这是一种典型的“发布-订阅”模式。

具体使用场景举例

为了更好地理解这段代码的应用，我们以一个实际场景为例，假设我们有一个应用程序，其中有多个部分需要跟踪当前“选定的作用域”（scopes）。我们可以将 ongoingScopes$ 作为一个共享的流来跟踪这些状态。

场景：作用域选择器组件

假设我们有一个应用程序，其中用户可以选择多个“作用域”（例如不同的项目、用户组等），这些作用域需要被应用程序的多个部分同时关注。为了实现这一点，我们可以将状态存储在一个 Angular 服务中，并通过 BehaviorSubject 来管理和广播这些状态。

import { Injectable } from '@angular/core';
import { BehaviorSubject, Observable } from 'rxjs';

@Injectable({
  providedIn: 'root',
})
export class ScopeService {
  // 定义持有作用域列表的 BehaviorSubject，初始值为 undefined
  private ongoingScopes$ = new BehaviorSubject<string[] | undefined>(undefined);

  // 提供方法来设置作用域
  setScopes(scopes: string[]) {
    this.ongoingScopes$.next(scopes);
  }

  // 提供方法来获取作用域 Observable
  getScopes(): Observable<string[] | undefined> {
    return this.ongoingScopes$.asObservable();
  }
}

在上面的服务中，ongoingScopes$ 是一个 BehaviorSubject，它用于持有当前的作用域状态。setScopes 方法允许我们更新当前的作用域，而 getScopes 方法则返回一个 Observable，以便其他部分可以订阅这些变化。

接下来，在组件中，我们可以订阅这些作用域的变化：

import { Component, OnInit } from '@angular/core';
import { ScopeService } from './scope.service';

@Component({
  selector: 'app-scope-selector',
  template: `
    <div *ngIf="scopes">
      <p>当前选定的作用域：</p>
      <ul>
        <li *ngFor="let scope of scopes">{{ scope }}</li>
      </ul>
    </div>
  `,
})
export class ScopeSelectorComponent implements OnInit {
  scopes: string[] | undefined;

  constructor(private scopeService: ScopeService) {}

  ngOnInit(): void {
    // 订阅作用域的变化
    this.scopeService.getScopes().subscribe((scopes) => {
      this.scopes = scopes;
    });
  }
}

在 ScopeSelectorComponent 组件中，ngOnInit 生命周期钩子内，我们通过调用 scopeService.getScopes() 来订阅作用域的变化。由于我们使用的是 BehaviorSubject，无论何时组件开始订阅，我们都能立即获得当前的作用域状态。

BehaviorSubject 在 Angular 中的实用性

BehaviorSubject 在 Angular 开发中极为常用，尤其是在以下几种场景中：

• 共享服务状态：当你需要在多个组件之间共享某些状态时，BehaviorSubject 可以作为服务中的状态管理器，将状态的变化通知所有订阅者。
• 组件通信：在父子组件之间或兄弟组件之间的通信中，BehaviorSubject 可以充当一种桥梁，确保每个组件能够即时接收到状态变化。
• 状态管理：BehaviorSubject 可以用于轻量级状态管理。当你不需要完整的状态管理库（如 NgRx）时，可以使用 BehaviorSubject 来实现简单的状态管理。

例如，一个非常常见的用法是跟踪用户的登录状态。你可以在 AuthService 中使用 BehaviorSubject 来跟踪用户是否已登录，以及存储用户的相关信息。其他组件可以订阅这个状态，并根据登录状态做出相应的渲染或逻辑调整。

和其他类型 Subject 的对比

RxJS 中除了 BehaviorSubject 外，还有其他几种常见的 Subject，例如 Subject 和 ReplaySubject。它们各自有不同的特性，适用于不同的场景。

• Subject：这是最基础的 Subject，允许你手动推送数据到流中。和 BehaviorSubject 不同的是，Subject 不持有当前值，这意味着如果有新的订阅者加入，它不会自动获得之前的数据。

• BehaviorSubject：持有当前值，任何新订阅者都会立即获得最新的状态值，非常适合用于需要维持状态的场景。

• ReplaySubject：记录一定数量的历史数据，任何新订阅者会收到之前指定数量的历史值。例如，如果你希望新的订阅者能够获取到最近的 3 次更新，那么 ReplaySubject 是一个不错的选择。

下面是一个对比的例子：

import { Subject, BehaviorSubject, ReplaySubject } from 'rxjs';

const subject = new Subject<number>();
const behaviorSubject = new BehaviorSubject<number>(0);
const replaySubject = new ReplaySubject<number>(2);

subject.next(1);
behaviorSubject.next(1);
replaySubject.next(1);

subject.subscribe(value => console.log('Subject:', value));
behaviorSubject.subscribe(value => console.log('BehaviorSubject:', value));
replaySubject.subscribe(value => console.log('ReplaySubject:', value));

// 输出:
// BehaviorSubject: 1
// ReplaySubject: 1

在这个例子中，Subject 的订阅者不会收到之前推送的 1，而 BehaviorSubject 和 ReplaySubject 的订阅者则会立即接收到最新的数据，分别是 1。

实际开发中的最佳实践

在使用 BehaviorSubject 以及其他 Subject 时，有一些最佳实践可以帮助提升代码的可读性和可维护性：

1. 避免直接暴露 Subject：
   在服务中定义 Subject 时，不要直接将 Subject 暴露给组件，而是通过 Observable 来暴露。这可以确保外部组件只能订阅流而不能向流中推送数据。比如，使用 .asObservable() 方法将 BehaviorSubject 转化为 Observable。

   getScopes(): Observable<string[] | undefined> {
     return this.ongoingScopes$.asObservable();
   }
   

2. 使用 $ 作为流的标识：
   像这段代码中那样，使用 $ 作为流变量的后缀是一种很好的实践。这使得代码的可读性更强，能够让人一眼看出这是一个 Observable。对于开发团队来说，这样的命名约定也能够帮助他们更好地理解代码结构。

3. 销毁时取消订阅：
   在 Angular 组件中，订阅流时需要注意取消订阅，以防止内存泄漏问题。在 ngOnDestroy 中取消订阅是一种常见的做法，或者可以使用 takeUntil 操作符来自动管理取消订阅。

   import { Subject } from 'rxjs';
   import { takeUntil } from 'rxjs/operators';
   
   export class SomeComponent implements OnInit, OnDestroy {
     private destroy$ = new Subject<void>();
   
     ngOnInit() {
       this.someService.getScopes().pipe(
         takeUntil(this.destroy$)
       ).subscribe(scopes => {
         // 处理 scopes 数据
       });
     }
   
     ngOnDestroy() {
       this.destroy$.next();
       this.destroy$.complete();
     }
   }
   

   在上面的代码中，takeUntil 操作符用于监听 destroy$，当组件销毁时会自动取消订阅。

总结

这段代码展示了如何使用 BehaviorSubject 来管理和推送状态。在 Angular 中，BehaviorSubject 是一个非常有用的工具，它能够让我们轻松地实现组件之间的通信与状态管理。

• protected 关键字控制了变量的访问范围，使其只能在类和子类中使用。
• ongoingScopes$ 命名约定帮助开发者识别这是一个 Observable。
• BehaviorSubject 持有当前的状态并能够推送状态更新。
• 泛型的使用确保了类型安全。
• 初始化值为 undefined，代表最初没有任何定义的状态。

通过实际示例，我们可以看到 BehaviorSubject 在 Angular 中如何用于服务状态管理和组件通信。在 RxJS 中，除了 BehaviorSubject，还有 Subject 和 ReplaySubject 等工具，它们有不同的应用场景和特性。使用这些工具的最佳实践包括避免直接暴露 Subject、使用 $ 后缀标识流，以及在组件销毁时取消订阅。

这些概念对于编写高质量的 Angular 应用至关重要，特别是在处理复杂的应用状态或跨组件的数据共享时。掌握它们的使用和特点能够显著提高代码的维护性和扩展性。