【iOS开发】响应式编程:ReactiveCocoa

一、简单介绍

ReactiveCocoa 的核心是 信号 (signal) ,信号代表了不同时间发生的事件流。 订阅 (subscribing) 信号允许开发者访问这些事件。下面开看一个基础的例子。 

iOS App 中得输入框(Text Field)在输入文字发生改变时会产生的事件会生成信号。ReactiveCocoa 的 UITextField 分类(Category)有一个方法: rac_textSignal ,我们可以这样订阅这个事件: 

 
[self.usernameField.rac_textSignal subscribeNext:^(NSString *value) {
  NSLog(@"Text field has been updated: %@", value);
}];

这段代码中,我们声明输入框的文字变化时,将它的新值打印出来。无论何时输入框的信号发送了一个事件,这块代码都将被以新的文本内容为参数调用。

信号很牛逼的地方在于它可以组合使用。我们可以过滤 rac_textSignal 返回的信号,以保证字符串的长度大于3才能登陆: 

 
[[self.textField.rac_textSignal filter:^BOOL(NSString *value) {
  return [value length] >= 3;
}] subscribeNext:^(NSString *value) {
  NSLog(@"Text field has been updated: %@", value);
}];

Filter 方法返回一个新的信号。当第一个信号发射了一个事件,这个事件的值将被传递到 filter 代码块。如果这块代发返回 YES,那么新的信号会发射一个事件。后代码订阅的就是这个 filter 返回的信号。 

我们来做一些更复杂的吧。我们将两个输入框的两个信号 联合 (combine) 起来,将他们的值 降 (reduce) 为一个布尔值,然后和另一个按钮的 enable 属性 绑定 (bind) 在一起。 

 
[[RACSignal combineLatest:@[self.firstNameField.rac_textSignal, self.lastNameField.rac_textSignal]
  reduce:^(NSString *firstName, NSString *lastName){
      return @(firstName.length > 0 && lastName.length > 0);
  }] setKeyPath:@"enabled" onObject:self.button];

按钮的 enable 状态总是由两个输入框的最新的信号所派生。这代表了函数响应式编程众多核心理念中的一个:派生状态(deriving state)。

在上述所有例子中,我们都在 viewDidLoad 中有所声明,在应用运行时这些陈述都保持为真。这里我们没有实现任何代理方法(delegate methods)或者保存任何状态。所有行为都是显式声明而不是隐式的推断。 

函数响应式编程非常复杂,而学习 ReactiveCocoa 的丰富细节也需要时间。但是学习这些也会带来具有可预测的、良好定义行为的稳定程序。


软件开发的历史告诉我们软件开发的趋势是朝着更高级别的抽象迈进,诚如我们现在再也不会和穿孔卡片或者汇编语言打交道一样。我相信函数响应式编程是抽象的另一个更高层次,借此程序员可以更快地开发出更好地软件。


二、深入探讨

ReactiveCocoa框架概览

先来看一下leezhong再博文中提到的比喻,让你对有个ReactiveCocoa很好的理解:

可以把信号想象成水龙头,只不过里面不是水,而是玻璃球(value),直径跟水管的内径一样,这样就能保证玻璃球是依次排列,不会出现并排的情况(数据都是线性处理的,不会出现并发情况)。水龙头的开关默认是关的,除非有了接收方(subscriber),才会打开。这样只要有新的玻璃球进来,就会自动传送给接收方。可以在水龙头上加一个过滤嘴(filter),不符合的不让通过,也可以加一个改动装置,把球改变成符合自己的需求(map)。也可以把多个水龙头合并成一个新的水龙头(combineLatest:reduce:),这样只要其中的一个水龙头有玻璃球出来,这个新合并的水龙头就会得到这个球。

下面我来逐一介绍ReactiveCocoa框架的每个组件

Streams

Streams 表现为RACStream类,可以看做是水管里面流动的一系列玻璃球,它们有顺序的依次通过,在第一个玻璃球没有到达之前,你没法获得第二个玻璃球。
RACStream描述的就是这种线性流动玻璃球的形态,比较抽象,它本身的使用意义并不很大,一般会以signals或者sequences等这些更高层次的表现形态代替。

Signals

Signals 表现为RACSignal类,就是前面提到水龙头,ReactiveCocoa的核心概念就是Signal,它一般表示未来要到达的值,想象玻璃球一个个从水龙头里出来,只有了接收方(subscriber)才能获取到这些玻璃球(value)。

Signal会发送下面三种事件给它的接受方(subscriber),想象成水龙头有个指示灯来汇报它的工作状态,接受方通过-subscribeNext:error:completed:对不同事件作出相应反应

  • next 从水龙头里流出的新玻璃球(value)
  • error 获取新的玻璃球发生了错误,一般要发送一个NSError对象,表明哪里错了
  • completed 全部玻璃球已经顺利抵达,没有更多的玻璃球加入了 

一个生命周期的Signal可以发送任意多个“next”事件,和一个“error”或者“completed”事件(当然“error”和“completed”只可能出现一种)

Subjects

subjects 表现为RACSubject类,可以认为是“可变的(mutable)”信号/自定义信号,它是嫁接非RAC代码到Signals世界的桥梁,很有用。嗯。。。 这样讲还是很抽象,举个例子吧:

RACSubject *letters = [RACSubject subject];
RACSignal *signal = [letters sendNext:@"a"];

可以看到@"a"只是一个NSString对象,要想在水管里顺利流动,就要借RACSubject的力。

Commands

command 表现为RACCommand类,偷个懒直接举个例子吧,比如一个简单的注册界面:

    RACSignal *formValid = [RACSignal
        combineLatest:@[
            self.userNameField.rac_textSignal,
            self.emailField.rac_textSignal,
        ]
        reduce:^(NSString *userName, NSString *email) {
            return @(userName.length > 0
                    && email.length > 0);
        }];

   RACCommand *createAccountCommand = [RACCommand commandWithCanExecuteSignal:formValid];
   RACSignal *networkResults = [[[createAccountCommand
       addSignalBlock:^RACSignal *(id value) {
           //... 网络交互代码
       }]
       switchToLatest]
       deliverOn:[RACScheduler mainThreadScheduler]];

   // 绑定创建按钮的 UI state 和点击事件
    [[self.createButton rac_signalForControlEvents:UIControlEventTouchUpInside] executeCommand:createAccountCommand];

Sequences

sequence 表现为RACSequence类,可以简单看做是RAC世界的NSArray,RAC增加了-rac_sequence方法,可以使诸如NSArray这些集合类(collection classes)直接转换为RACSequence来使用。

Schedulers

scheduler 表现为RACScheduler类,类似于GCD,but schedulers support cancellationbut schedulers support cancellation, and always execute serially.

ReactiveCocoa的简单使用

实践出真知,下面就举一些简单的例子,一起看看RAC的使用

Subscription

接收 -subscribeNext: -subscribeError: -subscribeCompleted:

RACSignal *letters = [@"A B C D E F G H I" componentsSeparatedByString:@" "].rac_sequence.signal;

// 依次输出 A B C D…
[letters subscribeNext:^(NSString *x) {
    NSLog(@"%@", x);
}];

Injecting effects

注入效果 -doNext: -doError: -doCompleted:,看下面注释应该就明白了:

__block unsigned subscriptions = 0;

RACSignal *loggingSignal = [RACSignal createSignal:^ RACDisposable * (id subscriber) {
    subscriptions++;
    [subscriber sendCompleted];
    return nil;
}];

// 不会输出任何东西
loggingSignal = [loggingSignal doCompleted:^{
    NSLog(@"about to complete subscription %u", subscriptions);
}];

// 输出:
// about to complete subscription 1
// subscription 1
[loggingSignal subscribeCompleted:^{
    NSLog(@"subscription %u", subscriptions);
}];

Mapping

-map: 映射,可以看做对玻璃球的变换、重新组装

RACSequence *letters = [@"A B C D E F G H I" componentsSeparatedByString:@" "].rac_sequence;

// Contains: AA BB CC DD EE FF GG HH II
RACSequence *mapped = [letters map:^(NSString *value) {
    return [value stringByAppendingString:value];
}];

Filtering

-filter: 过滤,不符合要求的玻璃球不允许通过

RACSequence *numbers = [@"1 2 3 4 5 6 7 8 9" componentsSeparatedByString:@" "].rac_sequence;

// Contains: 2 4 6 8
RACSequence *filtered = [numbers filter:^ BOOL (NSString *value) {
    return (value.intValue % 2) == 0;
}];

Concatenating

-concat: 把一个水管拼接到另一个水管之后

RACSequence *letters = [@"A B C D E F G H I" componentsSeparatedByString:@" "].rac_sequence;
RACSequence *numbers = [@"1 2 3 4 5 6 7 8 9" componentsSeparatedByString:@" "].rac_sequence;

// Contains: A B C D E F G H I 1 2 3 4 5 6 7 8 9
RACSequence *concatenated = [letters concat:numbers];

Flattening

-flatten:

Sequences are concatenated

RACSequence *letters = [@"A B C D E F G H I" componentsSeparatedByString:@" "].rac_sequence;
RACSequence *numbers = [@"1 2 3 4 5 6 7 8 9" componentsSeparatedByString:@" "].rac_sequence;
RACSequence *sequenceOfSequences = @[ letters, numbers ].rac_sequence;

// Contains: A B C D E F G H I 1 2 3 4 5 6 7 8 9
RACSequence *flattened = [sequenceOfSequences flatten];

Signals are merged (merge可以理解成把几个水管的龙头合并成一个,哪个水管中的玻璃球哪个先到先吐哪个玻璃球)

RACSubject *letters = [RACSubject subject];
RACSubject *numbers = [RACSubject subject];
RACSignal *signalOfSignals = [RACSignal createSignal:^ RACDisposable * (id subscriber) {
    [subscriber sendNext:letters];
    [subscriber sendNext:numbers];
    [subscriber sendCompleted];
    return nil;
}];

RACSignal *flattened = [signalOfSignals flatten];

// Outputs: A 1 B C 2
[flattened subscribeNext:^(NSString *x) {
    NSLog(@"%@", x);
}];

[letters sendNext:@"A"];
[numbers sendNext:@"1"];
[letters sendNext:@"B"];
[letters sendNext:@"C"];
[numbers sendNext:@"2"];

Mapping and flattening

-flattenMap: 先 map 再 flatten

RACSequence *numbers = [@"1 2 3 4 5 6 7 8 9" componentsSeparatedByString:@" "].rac_sequence;

// Contains: 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9
RACSequence *extended = [numbers flattenMap:^(NSString *num) {
    return @[ num, num ].rac_sequence;
}];

// Contains: 1_ 3_ 5_ 7_ 9_
RACSequence *edited = [numbers flattenMap:^(NSString *num) {
    if (num.intValue % 2 == 0) {
        return [RACSequence empty];
    } else {
        NSString *newNum = [num stringByAppendingString:@"_"];
        return [RACSequence return:newNum]; 
    }
}];




RACSignal *letters = [@"A B C D E F G H I" componentsSeparatedByString:@" "].rac_sequence.signal;

[[letters
    flattenMap:^(NSString *letter) {
        return [database saveEntriesForLetter:letter];
    }]
    subscribeCompleted:^{
        NSLog(@"All database entries saved successfully.");
    }];

Sequencing

-then:

RACSignal *letters = [@"A B C D E F G H I" componentsSeparatedByString:@" "].rac_sequence.signal;

// 新水龙头只包含: 1 2 3 4 5 6 7 8 9
//
// 但当有接收时,仍会执行旧水龙头doNext的内容,所以也会输出 A B C D E F G H I
RACSignal *sequenced = [[letters
    doNext:^(NSString *letter) {
        NSLog(@"%@", letter);
    }]
    then:^{
        return [@"1 2 3 4 5 6 7 8 9" componentsSeparatedByString:@" "].rac_sequence.signal;
    }];

Merging

+merge: 前面在flatten中提到的水龙头的合并

RACSubject *letters = [RACSubject subject];
RACSubject *numbers = [RACSubject subject];
RACSignal *merged = [RACSignal merge:@[ letters, numbers ]];

// Outputs: A 1 B C 2
[merged subscribeNext:^(NSString *x) {
    NSLog(@"%@", x);
}];

[letters sendNext:@"A"];
[numbers sendNext:@"1"];
[letters sendNext:@"B"];
[letters sendNext:@"C"];
[numbers sendNext:@"2"];

Combining latest values

+combineLatest: 任何时刻取每个水龙头吐出的最新的那个玻璃球

RACSubject *letters = [RACSubject subject];
RACSubject *numbers = [RACSubject subject];
RACSignal *combined = [RACSignal
    combineLatest:@[ letters, numbers ]
    reduce:^(NSString *letter, NSString *number) {
        return [letter stringByAppendingString:number];
    }];

// Outputs: B1 B2 C2 C3
[combined subscribeNext:^(id x) {
    NSLog(@"%@", x);
}];

[letters sendNext:@"A"];
[letters sendNext:@"B"];
[numbers sendNext:@"1"];
[numbers sendNext:@"2"];
[letters sendNext:@"C"];
[numbers sendNext:@"3"];

Switching

-switchToLatest: 取指定的那个水龙头的吐出的最新玻璃球

RACSubject *letters = [RACSubject subject];
RACSubject *numbers = [RACSubject subject];
RACSubject *signalOfSignals = [RACSubject subject];

RACSignal *switched = [signalOfSignals switchToLatest];

// Outputs: A B 1 D
[switched subscribeNext:^(NSString *x) {
    NSLog(@"%@", x);
}];

[signalOfSignals sendNext:letters];
[letters sendNext:@"A"];
[letters sendNext:@"B"];

[signalOfSignals sendNext:numbers];
[letters sendNext:@"C"];
[numbers sendNext:@"1"];

[signalOfSignals sendNext:letters];
[numbers sendNext:@"2"];
[letters sendNext:@"D"];

常用宏

RAC 可以看作某个属性的值与一些信号的联动
RAC(self.submitButton.enabled) = [RACSignal combineLatest:@[self.usernameField.rac_textSignal, self.passwordField.rac_textSignal] reduce:^id(NSString *userName, NSString *password) {
    return @(userName.length >= 6 && password.length >= 6);
}];

RACObserve 监听属性的改变,使用block的KVO
 [RACObserve(self.textField, text) subscribeNext:^(NSString *newName) {
     NSLog(@"%@", newName);
 }];

UI Event

RAC为系统UI提供了很多category,非常棒,比如UITextView、UITextField文本框的改动 rac_textSignal,UIButton的的按下 rac_command等等。

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