Android开源—RXJava观察者设计模式

简介

RxJava 是一个响应式编程框架,采用观察者设计模式。所以自然少不了 Observable 和 Subscriber 这两个东东了。
RxJava最核心的两个东西是Observables(被观察者,事件源)和Subscribers(观察者)。Observables发出一系列事件,Subscribers处理这些事件。这里的事件可以是任何你感兴趣的东西(触摸事件,web接口调用返回的数据。。。)

API 介绍和原理简析

观察者模式

先简述一下观察者模式,已经熟悉的可以跳过这一段。

观察者模式面向的需求是:A 对象(观察者)对 B 对象(被观察者)的某种变化高度敏感,需要在 B 变化的一瞬间做出反应。举个例子,新闻里喜闻乐见的警察抓小偷,警察需要在小偷伸手作案的时候实施抓捕。在这个例子里,警察是观察者,小偷是被观察者,警察需要时刻盯着小偷的一举一动,才能保证不会漏过任何瞬间。程序的观察者模式和这种真正的『观察』略有不同,观察者不需要时刻盯着被观察者(例如 A 不需要每过 2ms 就检查一次 B 的状态),而是采用注册(Register)或者称为订阅(Subscribe)的方式,告诉被观察者:我需要你的某某状态,你要在它变化的时候通知我。

Android 开发中一个比较典型的例子是点击监听器 OnClickListener 。对设置 OnClickListener 来说, View 是被观察者, OnClickListener 是观察者,二者通过 setOnClickListener() 方法达成订阅关系。订阅之后用户点击按钮的瞬间,Android Framework 就会将点击事件发送给已经注册的 OnClickListener 。采取这样被动的观察方式,既省去了反复检索状态的资源消耗,也能够得到最高的反馈速度。当然,这也得益于我们可以随意定制自己程序中的观察者和被观察者,而警察叔叔明显无法要求小偷『你在作案的时候务必通知我』。

OnClickListener 的模式大致如下图:
Android开源—RXJava观察者设计模式_第1张图片

如图所示,通过 setOnClickListener() 方法,Button 持有 OnClickListener 的引用(这一过程没有在图上画出);当用户点击时,Button 自动调用 OnClickListener 的 onClick() 方法。另外,如果把这张图中的概念抽象出来(Button -> 被观察者、OnClickListener -> 观察者、setOnClickListener() -> 订阅,onClick() -> 事件),就由专用的观察者模式(例如只用于监听控件点击)转变成了通用的观察者模式。如下图:
Android开源—RXJava观察者设计模式_第2张图片

而 RxJava 作为一个工具库,使用的就是通用形式的观察者模式。

RxJava 的观察者模式

RxJava 有四个基本概念:Observable (可观察者,即被观察者)、 Observer (观察者)、 subscribe (订阅)、事件。

Observable 和 Observer 通过 subscribe() 方法实现订阅关系,从而 Observable 可以在需要的时候发出事件来通知 Observer。

与传统观察者模式不同, RxJava 的事件回调方法除了普通事件 onNext() (相当于 onClick() / onEvent())之外,还定义了两个特殊的事件:onCompleted() 和 onError()。

  1. onCompleted(): 事件队列完结。RxJava 不仅把每个事件单独处理,还会把它们看做一个队列。RxJava 规定,当不会再有新的 onNext() 发出时,需要触发 onCompleted() 方法作为标志。
  2. onError(): 事件队列异常。在事件处理过程中出异常时,onError() 会被触发,同时队列自动终止,不允许再有事件发出。
    在一个正确运行的事件序列中, onCompleted() 和 onError() 有且只有一个,并且是事件序列中的最后一个。需要注意的是,onCompleted() 和 onError() 二者也是互斥的,即在队列中调用了其中一个,就不应该再调用另一个。
    RxJava 的观察者模式大致如下图:
    Android开源—RXJava观察者设计模式_第3张图片

基本实现

基于以上的概念, RxJava 的基本实现主要有三点:
1) 创建 Observer

Observer 即观察者,它决定事件触发的时候将有怎样的行为。 RxJava 中的 Observer 接口的实现方式:

Observer observer = new Observer() {
    @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!");
    }
};

除了 Observer 接口之外,RxJava 还内置了一个实现了 Observer 的抽象类:Subscriber。 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:

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!");
    }
};

不仅基本使用方式一样,实质上,在 RxJava 的 subscribe 过程中,Observer 也总是会先被转换成一个 Subscriber 再使用。所以如果你只想使用基本功能,选择 Observer 和 Subscriber 是完全一样的。它们的区别对于使用者来说主要有两点:

  1. onStart(): 这是 Subscriber 增加的方法。它会在 subscribe 刚开始,而事件还未发送之前被调用,可以用于做一些准备工作,例如数据的清零或重置。这是一个可选方法,默认情况下它的实现为空。需要注意的是,如果对准备工作的线程有要求(例如弹出一个显示进度的对话框,这必须在主线程执行), onStart() 就不适用了,因为它总是在 subscribe 所发生的线程被调用,而不能指定线程。要在指定的线程来做准备工作,可以使用 doOnSubscribe() 方法,具体可以在后面的文中看到。

  2. unsubscribe(): 这是 Subscriber 所实现的另一个接口 Subscription 的方法,用于取消订阅。在这个方法被调用后,Subscriber 将不再接收事件。一般在这个方法调用前,可以使用 isUnsubscribed() 先判断一下状态。 unsubscribe() 这个方法很重要,因为在 subscribe() 之后, Observable 会持有 Subscriber 的引用,这个引用如果不能及时被释放,将有内存泄露的风险。所以最好保持一个原则:要在不再使用的时候尽快在合适的地方(例如 onPause() onStop() 等方法中)调用 unsubscribe() 来解除引用关系,以避免内存泄露的发生。

创建 Observable

Observable 即被观察者,它决定什么时候触发事件以及触发怎样的事件。 RxJava 使用 create() 方法来创建一个 Observable ,并为它定义事件触发规则:

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

可以看到,这里传入了一个 OnSubscribe 对象作为参数。OnSubscribe 会被存储在返回的 Observable 对象中,它的作用相当于一个计划表,当 Observable 被订阅的时候,OnSubscribe 的 call() 方法会自动被调用,事件序列就会依照设定依次触发(对于上面的代码,就是观察者Subscriber 将会被调用三次 onNext() 和一次 onCompleted())。这样,由被观察者调用了观察者的回调方法,就实现了由被观察者向观察者的事件传递,即观察者模式。

create() 方法是 RxJava 最基本的创造事件序列的方法。基于这个方法, RxJava 还提供了一些方法用来快捷创建事件队列,例如:

just(T…): 将传入的参数依次发送出来。

Observable observable = Observable.just("Hello", "Hi", "Aloha");
// 将会依次调用:
// onNext("Hello");
// onNext("Hi");
// onNext("Aloha");
// onCompleted();

from(T[])

from(T[]) / from(Iterable) : 将传入的数组或 Iterable 拆分成具体对象后,依次发送出来。
String[] words = {"Hello", "Hi", "Aloha"};
Observable observable = Observable.from(words);
// 将会依次调用:
// onNext("Hello");
// onNext("Hi");
// onNext("Aloha");
// onCompleted();

上面 just(T…) 的例子和 from(T[]) 的例子,都和之前的 create(OnSubscribe) 的例子是等价的。

3) Subscribe (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);

有人可能会注意到, subscribe() 这个方法有点怪:它看起来是『observalbe 订阅了 observer / subscriber』而不是『observer / subscriber 订阅了 observalbe』,这看起来就像『杂志订阅了读者』一样颠倒了对象关系。这让人读起来有点别扭,不过如果把 API 设计成 observer.subscribe(observable) / subscriber.subscribe(observable) ,虽然更加符合思维逻辑,但对流式 API 的设计就造成影响了,比较起来明显是得不偿失的。

Observable.subscribe(Subscriber) 的内部实现是这样的(仅核心代码):

// 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().
整个过程中对象间的关系如下图:
Android开源—RXJava观察者设计模式_第4张图片

Android开源—RXJava观察者设计模式_第5张图片

除了 subscribe(Observer) 和 subscribe(Subscriber) ,subscribe() 还支持不完整定义的回调,RxJava 会自动根据定义创建出 Subscriber 。形式如下:

Action1 onNextAction = new Action1() {
    // onNext()
    @Override
    public void call(String s) {
        Log.d(tag, s);
    }
};
Action1 onErrorAction = new Action1() {
    // onError()
    @Override
    public void call(Throwable throwable) {
        // Error handling
    }
};
Action0 onCompletedAction = new Action0() {
    // onCompleted()
    @Override
    public void call() {
        Log.d(tag, "completed");
    }
};

// 自动创建 Subscriber ,并使用 onNextAction 来定义 onNext()
observable.subscribe(onNextAction);
// 自动创建 Subscriber ,并使用 onNextAction 和 onErrorAction 来定义 onNext() 和 onError()
observable.subscribe(onNextAction, onErrorAction);
// 自动创建 Subscriber ,并使用 onNextAction、 onErrorAction 和 onCompletedAction 来定义 onNext()、 onError() 和 onCompleted()
observable.subscribe(onNextAction, onErrorAction, onCompletedAction);

简单解释一下这段代码中出现的 Action1 和 Action0。 Action0 是 RxJava 的一个接口,它只有一个方法 call(),这个方法是无参无返回值的;由于 onCompleted() 方法也是无参无返回值的,因此 Action0 可以被当成一个包装对象,将 onCompleted() 的内容打包起来将自己作为一个参数传入 subscribe() 以实现不完整定义的回调。这样其实也可以看做将 onCompleted() 方法作为参数传进了 subscribe(),相当于其他某些语言中的『闭包』。 Action1 也是一个接口,它同样只有一个方法 call(T param),这个方法也无返回值,但有一个参数;与 Action0 同理,由于 onNext(T obj) 和 onError(Throwable error) 也是单参数无返回值的,因此 Action1 可以将 onNext(obj) 和 onError(error) 打包起来传入 subscribe() 以实现不完整定义的回调。事实上,虽然 Action0 和 Action1 在 API 中使用最广泛,但 RxJava 是提供了多个 ActionX 形式的接口 (例如 Action2, Action3) 的,它们可以被用以包装不同的无返回值的方法。

注:正如前面所提到的,Observer 和 Subscriber 具有相同的角色,而且 Observer 在 subscribe() 过程中最终会被转换成 Subscriber 对象,因此,从这里开始,后面的描述我将用 Subscriber 来代替 Observer ,这样更加严谨。
4) 场景示例
a. 打印字符串数组

将字符串数组 names 中的所有字符串依次打印出来:

String[] names = ...;
Observable.from(names)
    .subscribe(new Action1() {
        @Override
        public void call(String name) {
            Log.d(tag, name);
        }
    });

b. 由 id 取得图片并显示

由指定的一个 drawable 文件 id drawableRes 取得图片,并显示在 ImageView 中,并在出现异常的时候打印 Toast 报错:

int drawableRes = ...;
ImageView imageView = ...;
Observable.create(new OnSubscribe() {
    @Override
    public void call(Subscribersuper Drawable> subscriber) {
        Drawable drawable = getTheme().getDrawable(drawableRes));
        subscriber.onNext(drawable);
        subscriber.onCompleted();
    }
}).subscribe(new Observer() {
    @Override
    public void onNext(Drawable drawable) {
        imageView.setImageDrawable(drawable);
    }

    @Override
    public void onCompleted() {
    }

    @Override
    public void onError(Throwable e) {
        Toast.makeText(activity, "Error!", Toast.LENGTH_SHORT).show();
    }
});

在 RxJava 的默认规则中,事件的发出和消费都是在同一个线程的。也就是说,如果只用上面的方法,实现出来的只是一个同步的观察者模式。观察者模式本身的目的就是『后台处理,前台回调』的异步机制,因此异步对于 RxJava 是至关重要的。而要实现异步,则需要用到 RxJava 的另一个概念: Scheduler 。

线程控制 —— Scheduler (一)

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)。
1) Scheduler 的 API (一)

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。

有了这几个 Scheduler ,就可以使用 subscribeOn() 和 observeOn() 两个方法来对线程进行控制了。
* subscribeOn(): 指定 subscribe() 所发生的线程,即 Observable.OnSubscribe 被激活时所处的线程。或者叫做事件产生的线程。
* observeOn(): 指定 Subscriber 所运行在的线程。或者叫做事件消费的线程。

Observable.just(1, 2, 3, 4)
    .subscribeOn(Schedulers.io()) // 指定 subscribe() 发生在 IO 线程
    .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()) // 指定 Subscriber 的回调发生在主线程
    .subscribe(new Action1<Integer>() {
        @Override
        public void call(Integer number) {
            Log.d(tag, "number:" + number);
        }
    });

上面这段代码中,由于 subscribeOn(Schedulers.io()) 的指定,被创建的事件的内容 1、2、3、4 将会在 IO 线程发出;而由于 observeOn(AndroidScheculers.mainThread()) 的指定,因此 subscriber 数字的打印将发生在主线程 。事实上,这种在 subscribe() 之前写上两句 subscribeOn(Scheduler.io()) 和 observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()) 的使用方式非常常见,它适用于多数的 『后台线程取数据,主线程显示』的程序策略。

而前面提到的由图片 id 取得图片并显示的例子,如果也加上这两句:

int drawableRes = ...;
ImageView imageView = ...;
Observable.create(new OnSubscribe() {
    @Override
    public void call(Subscribersuper Drawable> subscriber) {
        Drawable drawable = getTheme().getDrawable(drawableRes));
        subscriber.onNext(drawable);
        subscriber.onCompleted();
    }
})
.subscribeOn(Schedulers.io()) // 指定 subscribe() 发生在 IO 线程
.observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()) // 指定 Subscriber 的回调发生在主线程
.subscribe(new Observer() {
    @Override
    public void onNext(Drawable drawable) {
        imageView.setImageDrawable(drawable);
    }

    @Override
    public void onCompleted() {
    }

    @Override
    public void onError(Throwable e) {
        Toast.makeText(activity, "Error!", Toast.LENGTH_SHORT).show();
    }
});

那么,加载图片将会发生在 IO 线程,而设置图片则被设定在了主线程。这就意味着,即使加载图片耗费了几十甚至几百毫秒的时间,也不会造成丝毫界面的卡顿。

变换

RxJava 提供了对事件序列进行变换的支持,这是它的核心功能之一,也是大多数人说『RxJava 真是太好用了』的最大原因。所谓变换,就是将事件序列中的对象或整个序列进行加工处理,转换成不同的事件或事件序列。
API

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);
        }
    });

这里出现了一个叫做 Func1 的类。它和 Action1 非常相似,也是 RxJava 的一个接口,用于包装含有一个参数的方法。 Func1 和 Action 的区别在于, Func1 包装的是有返回值的方法。另外,和 ActionX 一样, FuncX 也有多个,用于不同参数个数的方法。FuncX 和 ActionX 的区别在 FuncX 包装的是有返回值的方法。
可以看到,map() 方法将参数中的 String 对象转换成一个 Bitmap 对象后返回,而在经过 map() 方法后,事件的参数类型也由 String 转为了 Bitmap。这种直接变换对象并返回的,是最常见的也最容易理解的变换。不过 RxJava 的变换远不止这样,它不仅可以针对事件对象,还可以针对整个事件队列,这使得 RxJava 变得非常灵活。我列举几个常用的变换:
map(): 事件对象的直接变换,具体功能上面已经介绍过。它是 RxJava 最常用的变换。 map() 的示意图:
Android开源—RXJava观察者设计模式_第6张图片

flatMap(): 这是一个很有用但非常难理解的变换,因此我决定花多些篇幅来介绍它。 首先假设这么一种需求:假设有一个数据结构『学生』,现在需要打印出一组学生的名字。实现方式很简单:

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

很简单。那么再假设:如果要打印出每个学生所需要修的所有课程的名称呢?(需求的区别在于,每个学生只有一个名字,但却有多个课程。)首先可以这样实现:

Student[] students = ...;
Subscriber subscriber = new Subscriber() {
    @Override
    public void onNext(Student student) {
        List courses = student.getCourses();
        for (int i = 0; i < courses.size(); i++) {
            Course course = courses.get(i);
            Log.d(tag, course.getName());
        }
    }
    ...
};
Observable.from(students)
    .subscribe(subscriber);

依然很简单。那么如果我不想在 Subscriber 中使用 for 循环,而是希望 Subscriber 中直接传入单个的 Course 对象呢(这对于代码复用很重要)?用 map() 显然是不行的,因为 map() 是一对一的转化,而我现在的要求是一对多的转化。那怎么才能把一个 Student 转化成多个 Course 呢?
这个时候,就需要用 flatMap() 了:

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);

从上面的代码可以看出, flatMap() 和 map() 有一个相同点:它也是把传入的参数转化之后返回另一个对象。但需要注意,和 map() 不同的是, flatMap() 中返回的是个 Observable 对象,并且这个 Observable 对象并不是被直接发送到了 Subscriber 的回调方法中。 flatMap() 的原理是这样的:1. 使用传入的事件对象创建一个 Observable 对象;2. 并不发送这个 Observable, 而是将它激活,于是它开始发送事件;3. 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。而这个『铺平』就是 flatMap() 所谓的 flat。
flatMap() 示意图:
Android开源—RXJava观察者设计模式_第7张图片

扩展:由于可以在嵌套的 Observable 中添加异步代码, flatMap() 也常用于嵌套的异步操作,例如嵌套的网络请求。示例代码(Retrofit + RxJava):

networkClient.token() // 返回 Observable,在订阅时请求 token,并在响应后发送 token
    .flatMap(new Func1>() {
        @Override
        public Observable call(String token) {
            // 返回 Observable,在订阅时请求消息列表,并在响应后发送请求到的消息列表
            return networkClient.messages();
        }
    })
    .subscribe(new Action1() {
        @Override
        public void call(Messages messages) {
            // 处理显示消息列表
            showMessages(messages);
        }
    });

传统的嵌套请求需要使用嵌套的 Callback 来实现。而通过 flatMap() ,可以把嵌套的请求写在一条链中,从而保持程序逻辑的清晰。

throttleFirst(): 在每次事件触发后的一定时间间隔内丢弃新的事件。常用作去抖动过滤,例如按钮的点击监听器: RxView.clickEvents(button) // RxBinding 代码,后面的文章有解释 .throttleFirst(500, TimeUnit.MILLISECONDS) // 设置防抖间隔为 500ms .subscribe(subscriber); 妈妈再也不怕我的用户手抖点开两个重复的界面啦。

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
Android开源—RXJava观察者设计模式_第8张图片

Android开源—RXJava观察者设计模式_第9张图片

两次和多次的 lift() 同理,如下图:
Android开源—RXJava观察者设计模式_第10张图片

举一个具体的 Operator 的实现。下面这是一个将事件中的 Integer 对象转换成 String 的例子,仅供参考:

observable.lift(new Observable.Operator() {
    @Override
    public Subscribersuper Integer> call(final Subscribersuper String> subscriber) {
        // 将事件序列中的 Integer 对象转换为 String 对象
        return new Subscriber() {
            @Override
            public void onNext(Integer integer) {
                subscriber.onNext("" + integer);
            }

            @Override
            public void onCompleted() {
                subscriber.onCompleted();
            }

            @Override
            public void onError(Throwable e) {
                subscriber.onError(e);
            }
        };
    }
});

讲述 lift() 的原理只是为了让你更好地了解 RxJava ,从而可以更好地使用它。然而不管你是否理解了 lift() 的原理,RxJava 都不建议开发者自定义 Operator 来直接使用 lift(),而是建议尽量使用已有的 lift() 包装方法(如 map() flatMap() 等)进行组合来实现需求,因为直接使用 lift() 非常容易发生一些难以发现的错误。

compose: 对 Observable 整体的变换

除了 lift() 之外, Observable 还有一个变换方法叫做 compose(Transformer)。它和 lift() 的区别在于, lift() 是针对事件项和事件序列的,而 compose() 是针对 Observable 自身进行变换。举个例子,假设在程序中有多个 Observable ,并且他们都需要应用一组相同的 lift() 变换。你可以这么写:

observable1
    .lift1()
    .lift2()
    .lift3()
    .lift4()
    .subscribe(subscriber1);
observable2
    .lift1()
    .lift2()
    .lift3()
    .lift4()
    .subscribe(subscriber2);
observable3
    .lift1()
    .lift2()
    .lift3()
    .lift4()
    .subscribe(subscriber3);
observable4
    .lift1()
    .lift2()
    .lift3()
    .lift4()
    .subscribe(subscriber1);

你觉得这样太不软件工程了,于是你改成了这样:

private Observable liftAll(Observable observable) {
    return observable
        .lift1()
        .lift2()
        .lift3()
        .lift4();
}
...
liftAll(observable1).subscribe(subscriber1);
liftAll(observable2).subscribe(subscriber2);
liftAll(observable3).subscribe(subscriber3);
liftAll(observable4).subscribe(subscriber4);

可读性、可维护性都提高了。可是 Observable 被一个方法包起来,这种方式对于 Observale 的灵活性似乎还是增添了那么点限制。怎么办?这个时候,就应该用 compose() 来解决了:

public class LiftAllTransformer implements Observable.Transformer<Integer, String> {
    @Override
    public Observable call(Observable observable) {
        return observable
            .lift1()
            .lift2()
            .lift3()
            .lift4();
    }
}
...
Transformer liftAll = new LiftAllTransformer();
observable1.compose(liftAll).subscribe(subscriber1);
observable2.compose(liftAll).subscribe(subscriber2);
observable3.compose(liftAll).subscribe(subscriber3);
observable4.compose(liftAll).subscribe(subscriber4);

像上面这样,使用 compose() 方法,Observable 可以利用传入的 Transformer 对象的 call 方法直接对自身进行处理,也就不必被包在方法的里面了。

compose() 的原理比较简单,不附图喽。

Scheduler 的 API (二)

前面讲到了,可以利用 subscribeOn() 结合 observeOn() 来实现线程控制,让事件的产生和消费发生在不同的线程。可是在了解了 map() flatMap() 等变换方法后,有些好事的(其实就是当初刚接触 RxJava 时的我)就问了:能不能多切换几次线程?

答案是:能。因为 observeOn() 指定的是 Subscriber 的线程,而这个 Subscriber 并不是(严格说应该为『不一定是』,但这里不妨理解为『不是』)subscribe() 参数中的 Subscriber ,而是 observeOn() 执行时的当前 Observable 所对应的 Subscriber ,即它的直接下级 Subscriber 。换句话说,observeOn() 指定的是它之后的操作所在的线程。因此如果有多次切换线程的需求,只要在每个想要切换线程的位置调用一次 observeOn() 即可。上代码:

Observable.just(1, 2, 3, 4) // IO 线程,由 subscribeOn() 指定
    .subscribeOn(Schedulers.io())
    .observeOn(Schedulers.newThread())
    .map(mapOperator) // 新线程,由 observeOn() 指定
    .observeOn(Schedulers.io())
    .map(mapOperator2) // IO 线程,由 observeOn() 指定
    .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread) 
    .subscribe(subscriber);  // Android 主线程,由 observeOn() 指定

如上,通过 observeOn() 的多次调用,程序实现了线程的多次切换。

不过,不同于 observeOn() , subscribeOn() 的位置放在哪里都可以,但它是只能调用一次的。

又有好事的(其实还是当初的我)问了:如果我非要调用多次 subscribeOn() 呢?会有什么效果?

这个问题先放着,我们还是从 RxJava 线程控制的原理说起吧。

Scheduler 的原理(二)

其实, subscribeOn() 和 observeOn() 的内部实现,也是用的 lift()。具体看图(不同颜色的箭头表示不同的线程):
其实, subscribeOn() 和 observeOn() 的内部实现,也是用的 lift()。具体看图(不同颜色的箭头表示不同的线程):

subscribeOn() 原理图:
Android开源—RXJava观察者设计模式_第11张图片
observeOn() 原理图:
Android开源—RXJava观察者设计模式_第12张图片

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。

RxJava 的适用场景和使用方式

  1. 与 Retrofit 的结合
    Retrofit 是 Square 的一个著名的网络请求库。

Retrofit 除了提供了传统的 Callback 形式的 API,还有 RxJava 版本的 Observable 形式 API。下面我用对比的方式来介绍 Retrofit 的 RxJava 版 API 和传统版本的区别。

以获取一个 User 对象的接口作为例子。使用Retrofit 的传统 API,你可以用这样的方式来定义请求:

@GET("/user")
public void getUser(@Query("userId") String userId, Callback callback);

在程序的构建过程中, Retrofit 会把自动把方法实现并生成代码,然后开发者就可以利用下面的方法来获取特定用户并处理响应:

getUser(userId, new Callback() {
    @Override
    public void success(User user) {
        userView.setUser(user);
    }

    @Override
    public void failure(RetrofitError error) {
        // Error handling
        ...
    }
};

而使用 RxJava 形式的 API,定义同样的请求是这样的:

@GET("/user")
public Observable getUser(@Query("userId") String userId);

使用的时候是这样的:

getUser(userId)
    .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
    .subscribe(new Observer() {
        @Override
        public void onNext(User user) {
            userView.setUser(user);
        }

        @Override
        public void onCompleted() {
        }

        @Override
        public void onError(Throwable error) {
            // Error handling
            ...
        }
    });

看到区别了吗?

当 RxJava 形式的时候,Retrofit 把请求封装进 Observable ,在请求结束后调用 onNext() 或在请求失败后调用 onError()。

对比来看, Callback 形式和 Observable 形式长得不太一样,但本质都差不多,而且在细节上 Observable 形式似乎还比 Callback 形式要差点。那 Retrofit 为什么还要提供 RxJava 的支持呢?

因为它好用啊!从这个例子看不出来是因为这只是最简单的情况。而一旦情景复杂起来, Callback 形式马上就会开始让人头疼。比如:

假设这么一种情况:你的程序取到的 User 并不应该直接显示,而是需要先与数据库中的数据进行比对和修正后再显示。使用 Callback 方式大概可以这么写:

getUser(userId, new Callback() {
    @Override
    public void success(User user) {
        processUser(user); // 尝试修正 User 数据
        userView.setUser(user);
    }

    @Override
    public void failure(RetrofitError error) {
        // Error handling
        ...
    }
};

有问题吗?

很简便,但不要这样做。为什么?因为这样做会影响性能。数据库的操作很重,一次读写操作花费 10~20ms 是很常见的,这样的耗时很容易造成界面的卡顿。所以通常情况下,如果可以的话一定要避免在主线程中处理数据库。所以为了提升性能,这段代码可以优化一下:

getUser(userId, new Callback() {
    @Override
    public void success(User user) {
        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                processUser(user); // 尝试修正 User 数据
                runOnUiThread(new Runnable() { // 切回 UI 线程
                    @Override
                    public void run() {
                        userView.setUser(user);
                    }
                });
            }).start();
    }

    @Override
    public void failure(RetrofitError error) {
        // Error handling
        ...
    }
};

性能问题解决,但……这代码实在是太乱了,迷之缩进啊!杂乱的代码往往不仅仅是美观问题,因为代码越乱往往就越难读懂,而如果项目中充斥着杂乱的代码,无疑会降低代码的可读性,造成团队开发效率的降低和出错率的升高。

这时候,如果用 RxJava 的形式,就好办多了。 RxJava 形式的代码是这样的:

getUser(userId)
    .doOnNext(new Action1() {
        @Override
        public void call(User user) {
            processUser(user);
        })
    .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
    .subscribe(new Observer() {
        @Override
        public void onNext(User user) {
            userView.setUser(user);
        }

        @Override
        public void onCompleted() {
        }

        @Override
        public void onError(Throwable error) {
            // Error handling
            ...
        }
    });

后台代码和前台代码全都写在一条链中,明显清晰了很多。

再举一个例子:假设 /user 接口并不能直接访问,而需要填入一个在线获取的 token ,代码应该怎么写?
Callback 方式,可以使用嵌套的 Callback:

@GET("/token")
public void getToken(Callback callback);

@GET("/user")
public void getUser(@Query("token") String token, @Query("userId") String userId, Callback callback);

...

getToken(new Callback() {
    @Override
    public void success(String token) {
        getUser(token, userId, new Callback() {
            @Override
            public void success(User user) {
                userView.setUser(user);
            }

            @Override
            public void failure(RetrofitError error) {
                // Error handling
                ...
            }
        };
    }

    @Override
    public void failure(RetrofitError error) {
        // Error handling
        ...
    }
});

倒是没有什么性能问题,可是迷之缩进毁一生,你懂我也懂,做过大项目的人应该更懂。

而使用 RxJava 的话,代码是这样的:

@GET("/token")
public Observable getToken();

@GET("/user")
public Observable getUser(@Query("token") String token, @Query("userId") String userId);

...

getToken()
    .flatMap(new Func1>() {
        @Override
        public Observable onNext(String token) {
            return getUser(token, userId);
        })
    .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
    .subscribe(new Observer() {
        @Override
        public void onNext(User user) {
            userView.setUser(user);
        }

        @Override
        public void onCompleted() {
        }

        @Override
        public void onError(Throwable error) {
            // Error handling
            ...
        }
    });

RxJava 和 Retrofit结合使用

RxBinding

RxBinding 是 Jake Wharton 的一个开源库,它提供了一套在 Android 平台上的基于 RxJava 的 Binding API。所谓 Binding,就是类似设置 OnClickListener 、设置 TextWatcher 这样的注册绑定对象的 API。
举个设置点击监听的例子。使用 RxBinding ,可以把事件监听用这样的方法来设置:

Button button = ...;
RxView.clickEvents(button) // 以 Observable 形式来反馈点击事件
    .subscribe(new Action1() {
        @Override
        public void call(ViewClickEvent event) {
            // Click handling
        }
    });

看起来除了形式变了没什么区别,实质上也是这样。甚至如果你看一下它的源码,你会发现它连实现都没什么惊喜:它的内部是直接用一个包裹着的 setOnClickListener() 来实现的。然而,仅仅这一个形式的改变,却恰好就是 RxBinding 的目的:扩展性。通过 RxBinding 把点击监听转换成 Observable 之后,就有了对它进行扩展的可能。扩展的方式有很多,根据需求而定。一个例子是前面提到过的 throttleFirst() ,用于去抖动,也就是消除手抖导致的快速连环点击:

RxView.clickEvents(button)
    .throttleFirst(500, TimeUnit.MILLISECONDS)
    .subscribe(clickAction);

3. 各种异步操作

前面举的 Retrofit 和 RxBinding 的例子,是两个可以提供现成的 Observable 的库。而如果你有某些异步操作无法用这些库来自动生成 Observable,也完全可以自己写。例如数据库的读写、大图片的载入、文件压缩/解压等各种需要放在后台工作的耗时操作,都可以用 RxJava 来实现,有了之前几章的例子,这里应该不用再举例了。
4. RxBus

RxBus 名字看起来像一个库,但它并不是一个库,而是一种模式,它的思想是使用 RxJava 来实现了 EventBus ,而让你不再需要使用 Otto 或者 GreenRobot 的 EventBus。

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