RxJava 是如何实现线程切换的（上）

前言

通过前一篇的从观察者模式出发，聊聊RxJava,我们大致理解了RxJava的实现原理，在RxJava中可以非常方便的实现不同线程间的切换。subscribeOn 用于指定上游线程，observeOn 用于指定下游线程，多次用 subscribeOn 指定上游线程只有第一次有效，多次用 observeOn 指定下次线程，每次都有效；简直太方便了，比直接使用Handler省了不少力气，同时也不用去关注内存泄漏的问题了。本篇就来看看在RxJava中上游是如何实现线程切换。

RxJava 基础原理

为了方便后面的叙述，这里通过下面的UML图简单回顾一下上一篇的内容。

此图并没有完整的展现图中各个接口和类之间的各种关系，因为那样会导致整个图错综复杂，不便于查看，这里只绘制出了RxJava各个类之间核心关系网络

从上面的UML图中可以看出，具体的实现类只有ObservableCreate和CreateEmitter。CreateEmitter是ObservableCreate的内部类（PlantUML 怎么绘制内部类，没搞懂，玩的转的同学请赐教呀(▽)）。

上篇说过Observable创建的过程，可以简化如下：

Observable mObservable=newObservableCreate(newObservableOnSubscribe())

结合图可以更直观的体现出这一点。ObservableCreate 内部持有ObservableOnSubscribe的引用。

当观察者订阅主题后：

mObservable.subscribe(mObserver);

ObservableCreate 中的subscribeActual()方法就会执行，

protectedvoidsubscribeActual(Observer observer){        CreateEmitter parent =newCreateEmitter(observer);        observer.onSubscribe(parent);try{            source.subscribe(parent);        }catch(Throwable ex) {            Exceptions.throwIfFatal(ex);            parent.onError(ex);        }    }

在这个过程中会创建CreateEmitter 的实例，而这个CreateEmitter实现了Emitter和Disposable接口，同时又持有Observer的引用（当然这个引用是ObservableCreate传递给他的）。接着就会执行ObservableOnSubscribe的subscribe 方法，方法的参数即为刚刚创建的CreateEmitter 的实例，接着一系列连锁反应，Emitter 接口中的方法（onNext,onComplete等）开始执行，在CreateEmitter内部，Observer接口中对应的方法依次执行，这样就实现了一次从主题（上游）到观察者（下游）的事件传递。

source.subscribe(parent)

这里的 source 是ObservableOnSubscribe的实例，parent是CreateEmitter的实例。上面加粗文本叙述的内容，就是这行代码，可以说这是整个订阅过程最核心的实现。

好了，回顾完基础知识后，马上进入正题，看看RxJava是如何实现线程切换的。

RxJava 之 subscribeOn

我们知道正常情况下，所有的内容都是在主线程执行，既然这里提到了线程切换，那么必然是切换到了子线程，因此，这里需要关注线程的问题，我们就带着下面这几个问题去阅读代码。

1.是哪个对象在什么时候创建了子线程，是一种怎样的方式创建的？

2.子线程又是如何启动的？

3.上游事件是怎么跑到子线程里执行的？

4.多次用 subscribeOn 指定上游线程为什么只有第一次有效 ?

示例

首先看一下，日常开发中实现线程切换的具体实现

privatevoidmultiThread(){        Observable.create(newObservableOnSubscribe() {@Overridepublicvoidsubscribe(ObservableEmitter e)throwsException{                e.onNext("This msg from work thread :"+ Thread.currentThread().getName());                sb.append("\nsubscribe: currentThreadName=="+ Thread.currentThread().getName());            }        })                .subscribeOn(Schedulers.newThread())                .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())                .subscribe(newConsumer() {@Overridepublicvoidaccept(String s)throwsException{                        Log.e(TAG,"accept: s= "+ s);                    }                });    }

这段代码，使用过RxJava的同学再熟悉不过了，上游事件会在一个名为 RxNewThreadScheduler-1 的线程执行，下游线程会切换回我们熟悉的Android UI线程。

我们就从subscribeOn(Schedulers.newThread()) 出发，看看这个代码的背后，到底发生了什么。

subscribeOn

这里我们先不管Schedulers.newThread() 是什么鬼，首先看看这个subscribeOn()方法。

Observable.java---  subscribeOn(Scheduler scheduler)

publicfinalObservablesubscribeOn(Scheduler scheduler){        ObjectHelper.requireNonNull(scheduler,"scheduler is null");returnRxJavaPlugins.onAssembly(newObservableSubscribeOn(this, scheduler));    }

可以看到，这个方法需要一个Scheduler 类型的参数。

RxJavaPlugins.java--- onAssembly(@NonNull Observable source)

publicstaticObservableonAssembly(@NonNull Observable source){        Function f = onObservableAssembly;if(f !=null) {returnapply(f, source);        }returnsource;    }

O(∩_∩)O哈哈~，是不是觉得似曾相识，和create操作符一个套路呀。因此，observeOn也可以简化如下：

newObservableSubscribeOn(this, Schedulers.newThread());

这里你也许会有疑问，这个this是什么呢？其实这个this就是Observable，具体到上面的代码来说就是ObservableCreate，总之就是一个具体的Observable。

接着看ObservableSubscribeOn 这个类

publicfinalclassObservableSubscribeOnextendsAbstractObservableWithUpstream{}

看一下AbstractObservableWithUpstream.java

abstractclassAbstractObservableWithUpstreamextendsObservableimplementsHasUpstreamObservableSource{/** The source consumable Observable. */protectedfinalObservableSource source;    AbstractObservableWithUpstream(ObservableSource source) {this.source = source;    }@OverridepublicfinalObservableSourcesource(){returnsource;    }}

再看一下HasUpstreamObservableSource.java

/** * Interface indicating the implementor has an upstream ObservableSource-like source available * via {@link#source()} method. * *@param the value type */publicinterfaceHasUpstreamObservableSource{/**    * Returns the upstream source of this Observable.    *

Allows discovering the chain of observables.    *@returnthe source ObservableSource    */ObservableSourcesource();}

饶了半天，ObservableSubscribeOn 原来和上一篇说的ObservableCreate一样，也是Observable的一个子类。只不过比ObservableCreate多实现了一个接口HasUpstreamObservableSource，这个接口很有意思，他的source()方法返回类型是ObservableSource（还记得这个类的角色吗？）。也就是说ObservableSubscribeOn这个Observable是一个拥有上游的Observable。他有一个非常关键的属性source，这个source就代表了他的上游。

我们接着看ObservableSubscribeOn的具体实现。

publicfinalclassObservableSubscribeOnextendsAbstractObservableWithUpstream{finalScheduler scheduler;publicObservableSubscribeOn(ObservableSource source, Scheduler scheduler){super(source);this.scheduler = scheduler;    }@OverridepublicvoidsubscribeActual(finalObserver s){finalSubscribeOnObserver parent =newSubscribeOnObserver(s);// observer 调用onSubscribe方法，获取上游的控制权s.onSubscribe(parent);        parent.setDisposable(scheduler.scheduleDirect(newSubscribeTask(parent)));    }}

首先看他的构造函数，参数source就是我们之前提到过的this，scheduler就是Schedulers.newThread()。同时调用了父类AbstractObservableWithUpstream的构造函数，这里结合之前的结论，我们可以确定通过这个构造函数，就创建出来了一个包含上游的ObservableSubscribeOn实例。

再看实现订阅关系的关键方法subscribeActual()，在这里创建了一个SubscribeOnObserver的实例，SubscribeOnObserver 是AtomicReference的子类(保证原子性)，同时实现了 Observer接口 和 Disposable 接口；你可以把他理解成一个Observer。

我们之前说过，subscribeActual()是实现上下游之间订阅关系的重要方法。因为只有真正实现了订阅关系，上下游之间才能连接起来。我们看这个方法的最后一句代码。

parent.setDisposable(scheduler.scheduleDirect(newSubscribeTask(parent)));

这句代码，可以说就是非常关键，因为从这里开始了一系列的连锁反应。首先看一下SubscribeTask

finalclassSubscribeTaskimplementsRunnable{privatefinalSubscribeOnObserver parent;        SubscribeTask(SubscribeOnObserver parent) {this.parent = parent;        }@Overridepublicvoidrun(){            source.subscribe(parent);        }    }

看到这句source.subscribe(parent)，是不是觉得似曾相识呢？

SubscribeTask 实现了是Runnable接口，在其run方法中，定义了一个需要在线程中执行的任务。按照类的继承关系，很明显source 就是ObservableSubscribeOn 的上游Observable，parent是一个Observer。也就是说这个run方法要执行的内容就是实现ObservableSubscribeOn的上游和Observer的订阅。一旦某个线程执行了这个Runnable（SubscribeTask），就会触发了这个run方法，从而实现订阅，而一旦这个订阅实现，那么后面的流程就是上节所说的事情了。

这里可以解答第三个问题了，上游事件是怎么给弄到子线程里去的，这里很明显了，就是直接把订阅方法放在了一个Runnable中去执行，这样就一旦这个Runnable在某个子线程执行，那么上游所有事件只能在这个子线程中执行了。

好了，线程要执行的任务似乎创建完了，下面就接着找看看子线程是怎么创建的。回过头继续看刚才的方法，

scheduler.scheduleDirect(newSubscribeTask(parent))

Scheduler.java----scheduleDirect

publicDisposablescheduleDirect(@NonNull Runnable run){returnscheduleDirect(run,0L, TimeUnit.NANOSECONDS);    }publicDisposablescheduleDirect(@NonNull Runnable run,longdelay, @NonNull TimeUnit unit){finalWorker w = createWorker();// 对run进行了一次装饰finalRunnable decoratedRun = RxJavaPlugins.onSchedule(run);        DisposeTask task =newDisposeTask(decoratedRun, w);        w.schedule(task, delay, unit);returntask;    }@NonNull// 抽象方法publicabstractWorkercreateWorker();

首先看一下Worker类

/**    * Sequential Scheduler for executing actions on a single thread or event loop.    *

    * Disposing the {@linkWorker} cancels all outstanding work and allows resource cleanup.    */publicabstractstaticclassWorkerimplementsDisposable{@NonNullpublicDisposableschedule(@NonNull Runnable run){returnschedule(run,0L, TimeUnit.NANOSECONDS);        }@NonNullpublicabstractDisposableschedule(@NonNull Runnable run,longdelay, @NonNull TimeUnit unit);            }

Worker是Scheduler内部的一个静态抽象类，实现了Disposable接口，其schedule()方法也是抽象的。

再看一下DisposeTask

staticfinalclassDisposeTaskimplementsRunnable,Disposable{finalRunnable decoratedRun;finalWorker w;        Thread runner;        DisposeTask(Runnable decoratedRun, Worker w) {this.decoratedRun = decoratedRun;this.w = w;        }@Overridepublicvoidrun(){            runner = Thread.currentThread();try{                decoratedRun.run();            }finally{                dispose();                runner =null;            }        }@Overridepublicvoiddispose(){if(runner == Thread.currentThread() && winstanceofNewThreadWorker) {                ((NewThreadWorker)w).shutdown();            }else{                w.dispose();            }        }@OverridepublicbooleanisDisposed(){returnw.isDisposed();        }    }

DisposeTask 又是一个Runnable，同时也实现了Disposable接口。可以看到在他的run方法中会执行decoratedRun的run方法，这个decoratedRun其实就是参数中传递进来的run，也就是说，执行了这个DisposeTask的run方法，就会触发SubscribeTask中的run方法，因此，我们就要关注是谁执行了这个DisposeTask。

回到scheduleDirect()方法

publicDisposablescheduleDirect(@NonNull Runnable run,longdelay, @NonNull TimeUnit unit){finalWorker w = createWorker();// 对run进行了一次装饰finalRunnable decoratedRun = RxJavaPlugins.onSchedule(run);        DisposeTask task =newDisposeTask(decoratedRun, w);        w.schedule(task, delay, unit);returntask;    }

scheduleDirect()方法的实现我们总结一下：

创建一个Worker对象w,而在Scheduler类中createWorker()方法被定义为抽象方法，因此我们需要去Scheduler的具体实现中了解这个Worker的具体实现。

对参数run通过RxJavaPlugins进行一次装饰，生成一个decoratedRun的Runnable（通过源码可以发现，其实什么也没干，就是原样返回）

通过decoratedRun和w生成一个DisposeTask对象task

通过Worker的schedule方法开始执行这个task。

ε=(´ο｀*)))唉，说了这么久，子线程是如何创建的依然不清楚，无论是SubscribeTask还是DisposeTask只是定义会在某个子线程中执行的任务，并不代表子线程已被创建。但是通过以上代码，我们也可以收获一些有价值的结论：

最终的Runnable任务，将由某个具体的Worker对象的scheduler()方法执行。

这个scheduleDirect会返回一个Disposable对象，这样我们就可以通过Observer去控制整个上游的执行了。

好了，到这里对于subscribeOn()方法的分析已经到了尽头，我们找了最终需要运行子任务的对象Worker,而这个Worker是个抽象类，因此我们需要关注Worker的具体实现了。

下面我们就从刚才丢下的Schedulers.newThread() 换个角度来分析，看看能不能找到这个Worker的具体实现。

Schedulers.newThread()

前面说了subscribeOn()方法需要一个Scheduler 类型的参数，然而通过前面的分析我们知道Scheduler是个抽象类，是无法被实例化的。因此，这里就从Schedulers类出发。

/**

* Static factory methods for returning standard Scheduler instances.

*/publicfinalclassSchedulers{}

注释很清楚，这个Schedulers就是一个用于生成Scheduler实例的静态工厂。

下面我们就来看看，在这个工厂中newThread() 生成了一个什么样的Scheduler实例。

@NonNullpublicstaticSchedulernewThread(){returnRxJavaPlugins.onNewThreadScheduler(NEW_THREAD);    }    NEW_THREAD = RxJavaPlugins.initNewThreadScheduler(newNewThreadTask());staticfinalclassNewThreadTaskimplementsCallable{@OverridepublicSchedulercall()throwsException{returnNewThreadHolder.DEFAULT;        }    }staticfinalclassNewThreadHolder{staticfinalScheduler DEFAULT =newNewThreadScheduler();    }

newThread() 方法经过层层委托处理(最终的创建方式，有点单例模式的意味)，最终我们需要的就是一个NewThreadScheduler的实例。

NewThreadScheduler.java

publicfinalclassNewThreadSchedulerextendsScheduler{finalThreadFactory threadFactory;privatestaticfinalString THREAD_NAME_PREFIX ="RxNewThreadScheduler";privatestaticfinalRxThreadFactory THREAD_FACTORY;/** The name of the system property for setting the thread priority for this Scheduler. */privatestaticfinalString KEY_NEWTHREAD_PRIORITY ="rx2.newthread-priority";static{intpriority = Math.max(Thread.MIN_PRIORITY, Math.min(Thread.MAX_PRIORITY,                Integer.getInteger(KEY_NEWTHREAD_PRIORITY, Thread.NORM_PRIORITY)));        THREAD_FACTORY =newRxThreadFactory(THREAD_NAME_PREFIX, priority);    }publicNewThreadScheduler(){this(THREAD_FACTORY);    }publicNewThreadScheduler(ThreadFactory threadFactory){this.threadFactory = threadFactory;    }@NonNull@OverridepublicWorkercreateWorker(){returnnewNewThreadWorker(threadFactory);    }}

不出所料NewThreadScheduler 是Scheduler的一个子类，在他的静态代码块中构造了一个Priority=5的线程工厂。而在我们最最关注的createWorker()方法中他又用这个线程工厂创建了一个NewThreadWorker 的实例。下面就让我们看看最终的NewThreadWorker 做了些什么工作。

NewThreadWorker.java(节选关键内容)

publicclassNewThreadWorkerextendsScheduler.WorkerimplementsDisposable{privatefinalScheduledExecutorService executor;volatilebooleandisposed;publicNewThreadWorker(ThreadFactory threadFactory){        executor = SchedulerPoolFactory.create(threadFactory);    }@NonNull@OverridepublicDisposableschedule(@NonNullfinalRunnable run){returnschedule(run,0,null);    }@Overridepublicvoiddispose(){if(!disposed) {            disposed =true;            executor.shutdownNow();        }    }}

众里寻他千百度，终于找到了Worker的实现了，同时再一次不出所料的又一次实现了Disposable接口，o(╥﹏╥)o。

在其构造函数中，通过NewThreadScheduler中提供的线程工厂threadFactory创建了一个ScheduledExecutorService。

ScheduledExecutorService.java ---create

publicstaticScheduledExecutorServicecreate(ThreadFactory factory){finalScheduledExecutorService exec = Executors.newScheduledThreadPool(1, factory);if(PURGE_ENABLED && execinstanceofScheduledThreadPoolExecutor) {            ScheduledThreadPoolExecutor e = (ScheduledThreadPoolExecutor) exec;            POOLS.put(e, exec);        }returnexec;    }

用大名鼎鼎的Executors(Executor的工具类)，创建了一个核心线程为1的线程。

至此，我们终于找到了第一个问题的答案，子线程是谁如何创建的；在NewThreadScheduler的createWorker()方法中，通过其构建好的线程工厂，在Worker实现类的构造函数中创建了一个ScheduledExecutorService的实例，是通过SchedulerPoolFactory创建的。

同时可以看到，通过执行dispose 方法，可以使用ScheduledExecutorService的shutdown()方法，停止线程的执行。

线程已经创建好了，下面就来看看到底是谁启动了这个线程。前面我们说过，Worker的schedule()方法如果执行了，就会执行我们定义好的Runnable，通过这个Runnable中run方法的执行，就可以实现上下游订阅关系。下面就来看看这个scheduler()方法。

@NonNull@OverridepublicDisposableschedule(@NonNullfinalRunnable action,longdelayTime, @NonNull TimeUnit unit){if(disposed) {returnEmptyDisposable.INSTANCE;        }returnscheduleActual(action, delayTime, unit,null);    }@NonNullpublicScheduledRunnablescheduleActual(finalRunnable run,longdelayTime, @NonNull TimeUnit unit, @Nullable DisposableContainer parent){        Runnable decoratedRun = RxJavaPlugins.onSchedule(run);        ScheduledRunnable sr =newScheduledRunnable(decoratedRun, parent);if(parent !=null) {if(!parent.add(sr)) {returnsr;            }        }        Future f;try{if(delayTime <=0) {                f = executor.submit((Callable)sr);            }else{                f = executor.schedule((Callable)sr, delayTime, unit);            }            sr.setFuture(f);        }catch(RejectedExecutionException ex) {if(parent !=null) {                parent.remove(sr);            }            RxJavaPlugins.onError(ex);        }returnsr;    }

到这里，已经很明显了，在schedulerActual方法中，会通过刚才创建好的子线程对象executor通过submit或schedule执行一个Runnable任务（虽然这个Runnable对象再一次经过了各种装饰和包装，但其本质没有发生变化），并将执行结果封装后返回。而这个Runnable对象追根溯源来说，就是我们在ObservableSubscribeOn类中创建的一个SubscribeTask对象。因此，当这个子线程开始运行的时候就是执行SubscribeTask中run()方法的时机；一旦这个run方法执行，那么

source.subscribe(parent)

这句最关键的代码就开始执行了，一切的一切又回到了我们上一篇那熟悉的流程了。

好了，按照上面的流程捋下来，感觉还是有点分散，那么就用UML图看看整体的结构。

我们看最下面的ObservableSubscribeOn，他是subscribeOn 返回的Observable对象，他持有一个Scheduler 实例的引用，而这个Scheduler实例就是NewThreadScheduler(即Schedulers.newThreade())的一个实例。ObservableSubscribeOn 的subscribeActual方法，会触发NewThreadScheduler去执行SubscribeTask中定义的任务，而这个具体的任务又将由Worker类创建的子线程去执行。这样就把上游事件放到了一个子线程中实现。

至于最后一个问题，多次用 subscribeOn 指定上游线程为什么只有第一次有效?，看完通篇其实也很好理解了，因为上游Observable只有一个任务，就是subscribe(准确的来说是subscribeActual()），而subscribeOn 要做的事情就是把上游任务切换到一个指定线程里，那么一旦被切换到了某个指定的线程里，后面的切换不就是没有意义了吗。

好了，至此上游事件切换到子线程的过程我们就明白了。下游事件又是如何切换的且听下回分解，本来想一篇写完的，结果发现越写越多，只能分成两篇了！！！o(╯□╰)o。

写在后面的话

关于Disposable

在RxJava的分析中，我们经常会遇到Disposable这个单词，确切的说是接口，这里简单说一说这个接口。

/**

* Represents a disposable resource.

*/publicinterfaceDisposable{voiddispose();booleanisDisposed();}

我们知道，在Java中，类实现某个接口，通俗来说就是代表这个类多了一项功能，比如一个类实现Serializable接口，代表这个类是可以序列化的。这里Disposable也是代表一种能力，这个能力就是Disposable，就是代表一次性的，用后就丢弃的，比如一次性筷子，还有那啥。

在RxJava中很多类都实现了这个接口，这个接口有两个方法，isDisposed()顾名思义返回当前类是否被抛弃，dispose()就是主动抛弃。因此，所有实现了这个接口的类，都拥有了这样一种能力，就是可以判断自己是否被抛弃，同时也可以主动抛弃自己。

上一篇我们说了，Observer通过onSubscribe(@NonNull Disposable d)，会获得一个Disposable，这样就有能力控制上游的事件发送了。这样，我们就不难理解，为什么那么多类实现了这个接口，因为下游获取到的是一个拥有Disposable的对象，而一旦拥有了一个这样的对象，那么就可以通过下游控制上游了。可以说，这是RxJava对常规的观察者模式所做的最给力的改变。

关于各种ObservableXXX ,subscribeXXX,ObserverXXX

在查看RxJava的源码时，可能很多人都和我一样，有一个巨大的困扰，就是这些类的名字好他妈难记，感觉长得都差不多，关键念起来好像也差不多。但其实本质上来说，RxJava对类的命名还是非常规范的，只是我们不太习惯而已。按照英文单词翻译：

Observable 可观察的

Observer  观察者

Subscribe  订阅

其实就这么三个主语，其他的什么ObservableCreate，ObservableSubscribeOn，AbstractObservableWithUpstream，还有上面提到的Disposable，都是对各种各样的Observable和Observer的变形和修饰结果，只要理解这个类的核心含义是什么，就不会被这些名字搞晕了。

RxJava 可以说是博大精深，以上所有分析完全是个人平时使用时的总结与感悟，有任何错误之处，还望各位读者提出，共同进步。

关于RxJava 这里墙裂推荐一篇文章一篇不太一样的RxJava介绍，感觉是自扔物线那篇之后，对RxJava思想感悟最深的一篇了。对RxJava 有兴趣的同学，可以多度几遍，每次都会有收获！！

作者：IAM四十二

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