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ReactiveCocoa是一个函数响应式编程框架,它能让我们脱离Cocoa API的束缚,给我们提供另外一套编码的思路与可能性,它能在宏观层面上提升代码易读性与稳定性,让程序员写出富有诗意的代码,因此备受业内推崇。本文略过RAC基本概念与基础使用,着重介绍RAC数据流方面的内容,剖析RAC核心元素与RAC Operation在数据流中扮演的角色,并从数据流的角度切入,介绍RACComand与RACChannel。
在绘制UI时,我们常希望能够直接获取所需数据,但大多数情况下,数据需要经过多个步骤处理后才可使用,好比UI使用到的数据是经过流水线加工后最后一端产出的成品。众所周知,流水线是由多个片段管线组成,上端管线处理后的已加工品成为下端管线的待加工品,每段管线都有对应的管线工人来完成加工工作,直至成品完成。RAC为我们提供了构建数据流水线的能力,通过组合不同的加工管线来导出我们想要的数据。想要构建好RAC的数据流水线,我们需要先了解流水线中的组成元素-RAC管线。RAC管线的运作实质上就是RAC中一个信号被订阅的完整过程。下面我们来分析下RAC中一个完整的订阅过程,并通过对它的剖析来了解RAC中的核心元素。
RAC核心是Signal,对应的类为RACSignal。它其实是一个信号源,Signal会给它的订阅者(Subscriber)发送一连串的事件,一个Signal可比作流水线中的一段管线,负责决定管线传输什么样的数据。Subscriber是Signal的订阅者,我们将Subscriber比作管线上的工人,它在拿到数据后对其进行加工处理。数据经过加工后要么进入下一条管线继续处理,要么直接当做成品使用。通过RAC管线这个比方,我们来详细了解下RAC中Signal的完整订阅过程:
管线的设计-createSingal:
RACSignal *pipeline = [RACSignal createSignal:^RACDisposable*(id subscriber) {
[subscriber sendNext:@(1)];
[subscriber sendNext:@(2)];
[subscriber sendNext:@(3)];
[subscriber sendCompleted]; // (1)
return[RACDisposable disposableWithBlock:^{ // (2)
NSLog(@"the pipeline has sent 3 values, and has been stopped");
}];
}];
这里RAC通过类簇的方式,使用RACSignal 的createSignal 方法创建了一个RACDynamicSignal对象(RACSignal的子类), 同时传入对应的didSubscribeBlock 参数。这个block里,我们定义了该Signal将按何种方式、发送何种信号值。如文中的pipeline signal在顺序发出了 1、 2、 3 三个数据后,发出结束信号 (1),并且安排好信号终止订阅时的收尾工作 (2),这个过程好比是我们预先设计好一段管线,设定好管线启动后按照何种逻辑,传送出何种数据。但管线传送出待加工数据后需要有工人对其进行加工处理,于是RAC引入了Subscriber。
管线工人 - Subscriber:
RACSubscriber *worker = [RACSubscriber subscriberWithNext:nextBlock error:errorBlock completed:completedBlock];
Subscriber我们一般称之为订阅者,它负责处理Signal传出的数据。Subscriber初始化的时候会传入nextBlock、 errorBlock、completeBlock,正是这三个block用于处理不同类型的数据信号(或是将处理后的数据抛往下一段管线,或是当做成品送给使用方)。Subscriber好比是管线上的工人,负责加工管线上传递过来的各种信号值,不过一旦Subscriber接收到error信号或complete信号,Subscriber会通过相关的RACDisposal主动取消这次订阅,停止管线的运作。那么管线有了,管线上的装配工人有了,如何启动管线?
启动管线 - subscribe:
RACDisposable *disposable = [pipeline subscribe:worker]
通过RACDynamicSignal中的subscribe方法,pipeline signal(RACSignal)开始被worker(RACSubscriber)订阅。在subscribe方法中, pipeline会去执行createSignal时传入didSubscribeBlock,执行的过程按之前管线设定的一样,worker将接受到3个数据值与一个complete信号,并使用subscriber中的nextBlock与completeBlock对信号值分别进行处理。管线启动后,会返回一个RACDisposable对象。外部可以通过[RACDisposable dispose]方法随时停止这段管线的工作。一旦管线停止,subscriber worker将不再处理管线传送过来的任何类型的数据。详细的剖析可以参看http://tech.meituan.com/RACSignalSubscription.html。
以上三个步骤构成了一个普通信号的订阅流程。但往往在使用RAC时,我们看不到后两者,这是因为RAC将Subscriber的初始化以及[signal subscribe: subcriber]统一封装到[signal subscribeNext: error: completed:]方法中了,如下图所示。这种封装成功屏蔽掉了Subscriber这个概念,进一步简化信号的订阅逻辑,使其更加便于使用。(PS:流水线worker永远都在默默付出!!)
可以发现,按照上面的订阅流程,信号只有被订阅时才会送出信号值,这种信号我们称之为冷信号(cold signal)。既然有冷信号的概念,就肯定有与之对应的热信号(hot signal)。冷信号好比只有给管线分配工人后,管线才会开启。而热信号就是在管线创建之后,不管是否有配套的工人,管线都会开始运作,可以随时根据外部条件送出数据。送出数据时,如果管线上有工人,数据被工人加工处理,如果没有工人,数据将被抛弃。以下我们仍然从信号的订阅步骤对比冷热信号:(热信号对应的类RACSubject)
创建信号。与冷信号不同,RACSubject在被创建后将维护一个订阅者数组(subscribers),用于随时存储加入进来的Subscriber。此外不同于RACDynamicSignal,RACSubject在创建时并不去设定好要输出数据,而是通过实现
创建订阅者。该创建过程与冷信号完成相同,都是提前准备好Subscriber对应的nextBlock、errorBlock、completedBlock。
RACSubscriber *worker = [RACSubscriber subscriberWithNext:nextBlock error:errorBlock completed:completedBlock];
订阅。RACSubject(hotSignal)与RACDynamicSignal(coldSignal)内部都有继承于父类RACSignal的subscribe方法,但实现却完全不同。RACDynamicSignal的subscribe会去执行createSignal时准备好的didSubscribedBlock,同时将subscriber传给didSubscribedBlock,让subscriber按照设定好的方式处理相应的数据值。 而热信号RACSubject仅仅只是将subscriber加入到订阅者数组中,其它啥事不干。
热信号没有提前规划订阅时信号的输出,因而它需要由外部来控制信号何时输出何种数据值,于是RACSubject实现了
- (void)sendNext:(id)value {
[self enumerateSubscribersUsingBlock:^(id subscriber) {
[subscriber sendNext:value]; // (1)
}];
}
以上是冷热信号在执行层面上的异同。有时为了减少副作用或着其它某种原因,我们需要将冷信号转成热信号,让它拥有热信号的特性。 这时候我们可以用到[RACDynamicSignal multicast: RACSubject] ,这个方法究其原理也是利用到了RACSubject可随时sendNext的这一特性。具体冷热信号的转换可参见:http://tech.meituan.com/talk-about-reactivecocoas-cold-signal-and-hot-signal-part-3.html 。此外,RACSubject有个子类RACReplaySubject。相较于RACSubject,RACReplaySubject能够将之前信号发出的数据使用valuesReceived数组保存起来, 当信号被下一个Subscriber订阅时,它能够将之前保存的数据值按顺序传送给新的Subscriber。
这一节大概介绍了RACDynamicSignal、 RACSubject、 RACSubscriber、 RACDisposal在订阅过程中扮演的角色, 事实上调度器RACSchedule也是RAC中非常重要的基础元素。RAC对它的定义是"schedule: control when and where the work the product",它对GCD做了一层很薄的包装。它能够:1.让RACSignal送出的信号值在线程中华丽地穿梭。2.延迟或周期执行block中的内容。 3.可以添加同步、异步任务。同时能够灵活取消异步添加的未执行任务。RACSchedule的使用会在下文提到。
RAC流水线是由多段管线组合而成,上节介绍了单条RAC管线的运作,这一节主要介绍:1.RAC管线间的衔接 — RAC Operation。2.RAC信号流的构建。
RAC Operation 作为信号值的中转站,它会返回一个新信号N。如下图所示,RAC Operation对原信号O传出的值进行加工,并将处理好的数值作为新信号N的输出,这个过程好比将原管线数据加工后抛往一段新的管线,一条RAC流水线就是由各种各样的RAC Operation组合而成。RAC 提供了许多RACSignal Operation方便我们使用 ,其中[RACSignal bind:]操作是信号变换的核心。因此在剖析RAC Operation的时候,我们主要针对bind以及其衍生出来的flattenMap、 map、flatten进行介绍。随后将RAC流水线应用于一个具体业务需求,详细了解整段RAC信号流的构建。
首先我们来解读bind极其衍生出来的几个Operation:
bind函数会返回一个新的信号N。整体思路是对原信号O进行订阅,每当信号O产生一个值就生成一个中间信号M,并马上订阅M, 之后将信号M的输出作为新信号N的输出。管线图如下:
具体来看源码(为方便理解,去掉了源代码中RACDisposable, @synchronized, @autoreleasepool相关代码)。当新信号N被外部订阅时,会进入信号N 的didSubscribeBlock( 1处),之后订阅原信号O (2),当原信号O有值输出后就用bind函数传入的bindBlock将其变换成中间信号M (3), 并马上对其进行订阅(4),最后将中间信号M的输出作为新信号N的输出 (5), 如上图所示。
1. (RACSignal *)bind:(RACStreamBindBlock (^)(void))block {
return [RACSignal createSignal:^(id subscriber) { // (1)
RACStreamBindBlock bindingBlock = block();
[self subscribeNext:^(id x) { // (2)
BOOL stop = NO;
id middleSignal = bindingBlock(x, &stop); // (3)
if (middleSignal != nil) {
RACDisposable *disposable = [middleSignal subscribeNext:^(id x) { // (4)
[subscriber sendNext:x]; // (5)
} error:^(NSError *error) {
[subscriber sendError:error];
} completed:^{
[subscriber sendCompleted];
}];
}
} error:^(NSError *error) {
[subscriber sendError:error];
} completed:^{
[subscriber sendCompleted];
}];
return nil
}];
}
看完代码,我们再回到bind的管线图。每当original signal送出一个红球信号后,bind方法内部就会生成一个对应的middle signal。第一个middle signal送出的是绿球,第二个middle signal送出的是紫球,第三个middle signal送出是蓝球。由于在bind操作中,中间信号的输出将直接作为新信号的输出,因此我们可以看到图中的new signal输出的就是绿球、紫球、篮球等,它相当于是所有middle signal输出值的集合。
flattenMap:在RAC的使用中,flattenMap这个操作较为常见。事实上flattenMap是对bind的包装,为bind提供bindBlock。因此flattenMap与bind操作实质上是一样的(管线图可直接参考bind),都是将原信号传出的值map成中间信号,同时马上去订阅这个中间信号,之后将中间信号的输出作为新信号的输出。不过flattenMap在bindBlock中加入一些安全检查 (1),因此推荐还是更多的使用flattenMap而非bind。
- (instancetype)flattenMap:(RACStream* (^)(id value))block
{
Class class =self.class;
return[self bind:^{
return^(id value,BOOL*stop) {
id stream = block(value) ?: [class empty];
NSCAssert([stream isKindOfClass:RACStream.class],@"Value returned from -flattenMap: is not a stream: %@", stream); // (1)
return stream;
};
}];
}
- (instancetype)map:(id(^)(id value))block
{
Class class = self.class;
return[self flattenMap:^(id value) {
return[class return:block(value)]; // (1)
};
}
- (instancetype)flatten
{
return [self flattenMap:^(RACSignal *signalValue) { // (1)
return [signalValue]; // (2)
};
}
- (RACSignal*)switchToLatest
{
return [RACSignal createSignal:^(id subscriber) {
RACMulticastConnection *connection = [self publish];
[[connection.signal flattenMap:^(RACSignal *signalValue) {
return [signalValue takeUntil:[connection.signal concat:[RACSignal never]]]; // (1)
}] subscribe:subscriber];
RACDisposable *connectionDisposable = [connection connect];
return [RACDisposable disposableWithBlock:^{
}];
}];
}
另外作为铺垫,这里再提两个操作:
- (instancetype)scanWithStart:(id)startingValue reduceWithIndex:(id(^)(id,id,NSUInteger))reduceBlock
{
Class class =self.class;
return [self bind:^{
__block id running = startingValue;
__block NSUIntegerindex = 0;
return^(id value, BOOL*stop) {
running = reduceBlock(running, value, index++); // (1)
return [class return:running]; // (2)
};
}] ;
}
前面从代码层面具体剖析了几个RAC Operation。接着我们借着一个特定的需求,试着将这些RAC管线拼凑成一条RAC数据流。假定一个搜索业务如下:用户在searchBar中输入文本,当停止输入超过0.3秒,认为seachBar中的内容为用户的意向搜索关键字searchKey,将searchKey作为参数执行搜索操作。搜索内容可能是多样的,也许包括搜单聊消息、群聊消息、公众号消息、联系人等,而这些信息搜索的方式也有不同,有些从本地获取,有些是去服务器查询,因此返回的速度快慢不一。我们不能等到数据全部获取成功时才显示搜索结果页面,而应该只要有部分数据返回时就将其抛到主线程渲染显示。在这个需求中,从数据输入到最后搜索数据的显示可以具象成一条数据流,数据流中各处对于数据的操作都可以使用上面提到的RAC Operation来完成,通过组合Operation完成以下RAC数据流图:
从数据流图来看,RAC有点像的太极,太极生两仪,两仪生四象,四象生八卦,八卦生万物。我们可以用它的百变性来契合产品的业务需求。按照上面的数据流图,我们可以轻易地写出对应的RAC代码:
[[[self.searchBar rac_textSignal]
throttle:0.3]
subscribeNext:^(NSString*keyString) {
RACSignal *searchSignal = [self.viewModel createSearchSignalWithString:keyString];
[[[searchSignal
scanWithStart:[NSMutableArray array] reduce:^NSMutableArray *(NSMutableArray *running, NSArray *next) {
[running addObjectsFromArray:next];
return running;
}]
deliverOnMainThread]
subscribeNext:^(id x) {
// UI Processing
}];
}];
可以看到,使用RAC构建数据流后,声明式的代码显得优雅且清晰易读,看似复杂的业务需求在RAC的组织下,一两句代码就得以轻松搞定。反观,如果使用常规方法,估计一个throttle对应的操作就会让逻辑代码散落各处,另一个scanWithStart的对应操作也应该会加入不少中间变量,这些无疑都会大大提升了代码的维护成本。数据流的设计也会让编码者感觉自己更像是代码的设计者,而并非代码的搬运工,让人乐此不疲^_^。
以上为本节内容,这节内容我们首先从源码层级剖析了几个RAC Operation,相信通过介绍这几个Operation相应的 信号衔接细节后,阅读其它的Operation应该不再是什么难事。之后使用RAC数据流处理了一个具体的业务需求。事实上,RAC提供了非常丰富的操作,通过这些操作的组合,我们基本可以处理日常的业务逻辑。当然,需求是多样且奇特的,或许在特定情况下无法找到现成的RAC Operation,因此如果有需要,我们也可以直接拓展RACSignal操作或添加自定义UIKit的RAC拓展,从而让我们的代码 "more funtional, more elegant”。可以毫不夸张的说,阻碍RAC发挥的瓶颈只有想象力,当我们接到需求后,仔细推敲数据的走向并设计好相关数据的操作,只要RAC数据流图绘制出来,剩下的代码工作也就信手拈来。介绍完RAC数据流后,我们再从数据流的角度看看RAC中的另外两个常用元素RACCommand与RACChannel。
RACCommand是RAC很重要的组成部分,通常用来表示某个action的执行。RACCommand提供excutingSignals、 excuting、 error等一连串公开的信号,方便外界对action执行过程与执行结果进行观察。executionSignals是signal of signals,如果外部直接订阅executionSignals,得到的输出是当前执行的信号,而不是执行信号输出的数据,所以一般会配合flatten或switchToLatest使用。 errors,RACCommand的错误不是通过sendError来实现的,而是通过errors属性传递出来的。 executing,表示该command当前是否正在执行。它常用于监听按钮点击、网络请求等。
使用时,我们通常会去生成一个RACCommand对象,并传入一个返回signal对象的block。每次RACCommand execute 执行操作时,都会通过传入的这个signal block生成一个执行信号E (1),并将该信号添加到RACCommand内部信号数组activeExecutionSignals中 (2),同时将信号E由冷信号转成热信号(3),最后订阅该热信号(4)并将其返回(5)。
- (RACSignal *)execute:(id)input
{
RACSignal *signal = self.signalBlock(input); //(1)
RACMulticastConnection *connection = [[signal
subscribeOn:RACScheduler.mainThreadScheduler]
multicast:[RACReplaySubject subject]]; // (3)
@weakify(self);
[self addActiveExecutionSignal:connection.signal]; // (2)
[connection.signal subscribeError:^(NSError *error) {
@strongify(self);
[self removeActiveExecutionSignal:connection.signal];
} completed:^{
@strongify(self);
[self removeActiveExecutionSignal:connection.signal];
}];
[connection connect]; // (4)
return [connection.signal]; // (5)
}
以上是RACCommand执行过程,而RACCommand又是如何对执行过程进行监控的呢?
如上图所示,RACCommand内部维护了一个activeExecutionSignals数组。上面提到,每当[RACCommand excute:]后,就会将一个执行信号添加到activeExecutionSignals数组中。RACCommand里设置了两个对activeExecutionSignals的观察信号。第一个观察信号用于监控RACCommand是否正在执行,可以参考上图下端的数据流。activeExecutionSignals是内部执行信号的合集,一旦activeExecutionSignals内部元素发生变化,就会根据执行信号的数量判断RACCommand当前是否正在执行 (1)。
RACSignal *immediateExecuting = [RACObserve(self, activeExecutionSignals) map:^(NSArray *activeSignals) {
return @(activeSignals.count > 0); // (1)
}];
_executing = [[[[immediateExecuting
deliverOn:RACScheduler.mainThreadScheduler]
startWith:@NO]
distinctUntilChanged]
replayLast];
第二个观察信号用于监控RACCommand当前正在执行的信号与信号产生的error,可以参考上图上端数据流。每当activeExecutionSignals有新的执行信号添加进数组,newActiveExecutionSignals就会有相应的信号输出(信号newActiveExecutionSignals输出的是信号,因此newActiveExecutionSignals是信号的信号)。由于newActiveExecutionSignals之后需要转成executionSignals、error信号,并分别被外界订阅,为避免产生多余的副作用,这里使用publish将activeExecutionSignals对应的观察信号由冷信号转成了热信号(1)。之后executionSignals将newActiveExecutionSignals的输出值抛送到主线程上 (2)。当我们去订阅executionSignals信号时,拿到的就是当前正在执行的信号。要是我们关心的是当前执行信号的输出值,我们得使用 [executionSignals flatten]方法(参考上节的flatten操作)将executionSignals”压平”后,才可以获取到所有当前执行信号的输出值。
RACSignal *newActiveExecutionSignals = [[[[[self
rac_valuesAndChangesForKeyPath:@keypath(self.activeExecutionSignals) options:NSKeyValueObservingOptionNew observer:nil]
reduceEach:^(id _, NSDictionary *change) {
NSArray *signals = change[NSKeyValueChangeNewKey];
return [signals.rac_sequence signalWithScheduler:RACScheduler.immediateScheduler];
}]
concat]
publish] // (1)
autoconnect];
_executionSignals = [[newActiveExecutionSignals
map:^(RACSignal *signal) {
return [signal catchTo:[RACSignal empty]];
}]
deliverOn:RACScheduler.mainThreadScheduler]; // (2)
同时如果执行信号抛出了错误,newActiveExecutionSignals通过flattenMap,直接将产生的错误包装成错误信号抛往主线程,并通知订阅者。
RACMulticastConnection *errorsConnection = [[[newActiveExecutionSignals
flattenMap:^(RACSignal *signal) {
return [[signal
ignoreValues]
catch:^(NSError *error) {
return [RACSignal return:error];
}]
deliverOn:RACScheduler.mainThreadScheduler]
publish];
_errors = [errorsConnection.signal setNameWithFormat:@"%@ -errors", self];
[errorsConnection connect];
因此,RACCommand主要是对成员变量activeExecutionSignals数组的变化进行观察, 并将观察结果转变成外部感兴趣的信号,从而使得RACCommand的执行过程与结果可被外部监控。往往我们将RACCommand与UI响应配合使用,比如在button被点击后,去执行一个网络请求的command。我们可以通过command.excuting信号输出的信号值决定是否弹出小菊花,可以通过command.excutingSignals信号获取当前正在执行的信号,并得到执行结果,也可以从command.error信号中拿到我们需要提示给用户的错误信息,使用起来十分方便。
RACChannel可能相对来说比较陌生,但它也可以在信号流中扮演重要的角色。它提供双向绑定功能,一个RACChannel的两端配有RACChannelTerminal,分别是leadingT、 followingT。我们可以将leadingT 与 followingT想象成一根水管的两头,只要任何一端输入信号值,另外一端都会有相同的信号值输出。有了这个概念下我们再来看看RACChannelTerminal。首先
@interface RACChannelTerminal : RACSignal
可以发现RACChannelTerminal因为继承了RACSignal, 因此它具有信号的特性,可以被订阅。比如:在RACChannel中 [leadingT subscribeNext:],这里leadingT扮演的就是signal的角色,当它被订阅时输出的就是followingT送出的值。同时RACChannelTerminal又实现了RACSubscriber的协议。这样就意味着它又能够像订阅者一样调用sendNext: sendError: sendComplete方法。 如果followingT被订阅了,那么一旦leadingT sendNext:value,信号值value就会穿过leadingT与followingT,被followingT的订阅者捕获到。正是由于RACChannelTerminal拥有这种既可被订阅,又可主动输出信号值的属性,当它被放到RACChannel两端时,就可让两端信号相互影响。
往往我们很少直接使用RACChannel,最常用到的就是RACChannelTo,下面我们来详细了解下:
借着上面的RACChannelTo的数据流图,我们拿RAC提供的示例代码举例。RACChannelTo宏实际生成了一个RACKVOChannel,RACKVOChannel内部是将其一端的leadingT与相关keypath上的integerProperty绑定,并将其另外一端followingT(对应示例代码中的integerChannelT)暴露出来。当我们拿到integerChannelT后,使用[integerChannelT sendNext:@“5”] (1), 信号值就会传到RACKVOChannel的另一端,影响integerProperty(参考图中红色管线)。同时当integerChannelT被订阅时,只要另一端integerProperty因变化产生了对应信号值A,那么integerChannelT就会将信号值A传递給它的订阅者(参考图中蓝色管线)。
RACChannelTerminal *integerChannelT = RACChannelTo(self, integerProperty, @42);
[integerChannelT sendNext:@5]; // (1)
[integerChannelT subscribeNext:^(id value) { // (2)
NSLog(@"value: %@", value);
}];
事实上,RAC为很多类提供了RACChannel相关的拓展,如
这些函数都会返回一个对应的RACChannelTerminal。有了这个RACChannelTerminal,一方面我们可以通过它去观察对应控件内核心变量的变化情况,并作出响应。另一方面我们也可通过这个RACChannelTerminal直接去改变这个控件里的核心变量。比如我们可以使用[UITextField rac_newTextChannel:]返回的RACChannelTerminal用以下方式实现控件与viewModel中数据的双向绑定。
RACChannelTerminal *textFieldChannelT = textField.rac_newTextChannel;
RAC(self.viewModel, property) = textFieldChannelT;
[RACObserve(self.viewModel, property) subscribe:textFieldChannelT];
整体而言,RACChannelTerminal用起来十分顺手,如果契合业务使用,RACChannel能够提供非常大的价值。
本文从源码层面剖析了RAC信号的订阅过程,了解了RAC核心元素在其中扮演的角色。之后着重介绍了RAC数据流构建与它的使用价值。本文没有对所有的RAC Operation进行覆盖性的介绍,而是挑出了几个重要的Opration,借助源码与数据流图介绍其内部运作细节,希望能从底层阐述构建原理,帮助大家更好的理解使用RAC。就如一句老话所说"开车不需要知道离合器是怎么工作的,但如果知道离合器原理,那么车子可以开得更平稳"。