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一、ReactiveX 介绍
微软给的定义是,Rx 是一个函数库,让开发者可以利用可观察序列和 LINQ
风格查询操作符来编写异步和基于事件的程序,使用 Rx,开发者可以用 Observables
表示异步数据流,用 LINQ
操作符查询异步数据流, 用 Schedulers
参数化异步数据流的并发处理,Rx 可以这样定义:Rx = Observables + LINQ + Schedulers
。
ReactiveX.io 给的定义是:Rx 是一个使用可观察数据流进行异步编程的编程接口,ReactiveX 结合了观察者模式、迭代器模式和函数式编程的精华。
二、ReactiveX 模式
2.1 使用观察者模式
创建:Rx 可以方便地创建事件流和数据流
组合:Rx 使用查询式的操作符组合和变换数据流
监听:Rx 可以订阅任何可观察的数据流并执行操作
2.2 简化代码
函数式风格:对可观察数据流使用无副作用的输入输出函数,避免了程序里错综复杂的状态
简化代码:Rx 的操作符通常可以将复杂的难题简化为很少的几行代码
异步错误处理:传统的
try/catch
没办法处理异步计算,Rx 提供了合适的错误处理机制轻松使用并发:Rx 的
Observables
和Schedulers
让开发者可以摆脱底层的线程同步和各种并发问题
2.3 使用 Observable 的优势
Rx 扩展了观察者模式用于支持数据和事件序列,添加了一些操作符,它让你可以声明式地组合这些序列,而无需关注底层的实现:如线程、同步、线程安全、并发数据结构和非阻塞 IO。
Observable
通过使用最佳的方式访问异步数据序列填补了这个间隙
单个数据 | 多个数据 | |
---|---|---|
同步 | T getData() | Iterable |
异步 | Future |
Observable |
Rx 的 Observable
模型让你可以像使用集合数据一样操作异步事件流,对异步事件流使用各种简单、可组合的操作。
2.3.1 Observable 可组合
对于单层的异步操作来说,Java 中 Future
对象的处理方式是非常简单有效的,但是一旦涉及到嵌套,它们就开始变得异常繁琐和复杂。使用 Future
很难很好地组合带条件的异步执行流程(考虑到运行时各种潜在的问题,甚至可以说是不可能的),当然,要想实现还是可以做到的,但是非常困难,或许你可以用 Future.get()
,但这样做,异步执行的优势就完全没有了。从另一方面说,Rx 的 Observable
一开始就是为组合异步数据流准备的。
2.3.2 Observable 更灵活
Rx 的 Observable
不仅支持处理单独的标量值(就像 Future
可以做的),也支持数据序列,甚至是无穷的数据流。Observable
是一个抽象概念,适用于任何场景。Observable
拥有它的近亲 Iterable
的全部优雅与灵活。
Observable
是异步的双向 push
,Iterable
是同步的单向 pull
,对比:
事件 | Iterable(pull) | Observable(push) |
---|---|---|
获取数据 | T next() | onNext(T) |
异常处理 | throws Exception | onError(Exception) |
任务完成 | !hasNext() | onCompleted() |
2.3.3 Observable 无偏见
Rx 对于并发性或异步性没有任何特殊的偏好,Observable
可以用任何方式实现,线程池、事件循环、非阻塞 IO、Actor 模式,任何满足你的需求的,你擅长或偏好的方式都可以。无论你选择怎样实现它,无论底层实现是阻塞的还是非阻塞的,客户端代码将所有与 Observable
的交互都当做是异步的。
2.3.4 Observable 是如何实现的?
public Observable getData();
它能与调用者在同一线程同步执行吗?
它能异步地在单独的线程执行吗?
它会将工作分发到多个线程,返回数据的顺序是任意的吗?
它使用 Actor 模式而不是线程池吗?
它使用 NIO 和事件循环执行异步网络访问吗?
它使用事件循环将工作线程从回调线程分离出来吗?
从 Observer
的视角看,这些都无所谓,重要的是:使用 Rx,你可以改变你的观念,你可以在完全不影响 Observable
程序库使用者的情况下,彻底的改变 Observable
的底层实现。
2.3.5 使用回调存在很多问题
回调在不阻塞任何事情的情况下,解决了 Future.get()
过早阻塞的问题。由于响应结果一旦就绪 Callback
就会被调用,它们天生就是高效率的。不过,就像使用 Future
一样,对于单层的异步执行来说,回调很容易使用,对于嵌套的异步组合,它们显得非常笨拙。
2.3.6 Reactive Programming — 响应式编程
https://en.wikipedia.org/wiki/Reactive_programming
Reactive Programming 是一套编程范式。举个例子:a = b + c。当 b 或 c 变化时,a 自动变化。简单的理解就是建立一个数据流,数据会自动根据数据源变动。
Rx 提供了一系列的操作符,你可以使用它们来 过滤(filter)、选择(select)、变换(transform)、结合(combine) 和 组合(compose)
多个 Observable
,这些操作符让执行和复合变得非常高效。
你可以把 Observable
当做 Iterable
的推送方式的等价物,使用 Iterable
,消费者从生产者那拉取数据,线程阻塞直至数据准备好。使用 Observable
,在数据准备好时,生产者将数据推送给消费者。数据可以同步或异步的到达,这种方式更灵活。
下面的例子展示了相似的高阶函数在 Iterable
和 Observable
上的应用:
// Iterable
getDataFromLocalMemory()
.skip(10)
.take(5)
.map({ s -> return s + " transformed" })
.forEach({ println "next => " + it })
// Observable
getDataFromNetwork()
.skip(10)
.take(5)
.map({ s -> return s + " transformed" })
.subscribe({ println "onNext => " + it })
Observable
类型给 GOF (the Gang of Four’s Observer pattern)
的观察者模式添加了两种缺少的语义,这样就和 Iterable
类型中可用的操作一致了:
生产者可以发信号给消费者,通知它没有更多数据可用了(对于
Iterable
,一个 for 循环正常完成表示没有数据了;对于Observable
,就是调用观察者的onCompleted()
方法)生产者可以发信号给消费者,通知它遇到了一个错误(对于
Iterable
,迭代过程中发生错误会抛出异常;对于Observable
,就是调用观察者的onError()
方法)
有了这两种功能,Rx 就能使 Observable
与 Iterable
保持一致了,唯一的不同是数据流的方向。任何对 Iterable
的操作,你都可以对 Observable
使用。
2.3.7 名词定义
这里给出一些名词的翻译:
Reactive
直译为反应性的,有活性的,根据上下文一般翻译为反应式、响应式Iterable
可迭代对象,支持以迭代器的形式遍历,许多语言中都存在这个概念Observable
可观察对象,在 Rx 中定义为更强大的Iterable
,在观察者模式中是被观察的对象,一旦数据产生或发生变化,会通过某种方式通知观察者或订阅者Observer
观察者对象,监听Observable
发射的数据并做出响应,Subscriber
是它的一个特殊实现emit
直译为发射,发布,发出,含义是Observable
在数据产生或变化时发送通知给Observer
,调用Observer
对应的方法,文章里一律译为发射items
直译为项目,条目,在 Rx 里是指Observable
发射的数据项,文章里一律译为数据,数据项