前言
RxJava 是什么
RxJava – Reactive Extensions for the JVM – a library for composing asynchronous and event-based programs using observable sequences for the Java VM.
以上是RxJava在Github上的介绍，大概意思是，针对于JVM(Java虚拟机）的响应式扩展实现，一个在Java VM上使用可观察的序列来组合实现异步的、基于事件编程的库。
RxJava现在大家用的都应该已经很溜了，用法这里就不再多说了。我们都知道RxJava是对观察者模式的扩展，下面就从观察者模式的实现机制出发，了解一下RxJava2的实现逻辑。只有真正了解了RxJava 的实现原理，我们才能在遇到问题的时候，更快速更准确的定位的到问题。
此次源码分析基于 RxJava Release 2.1.7
观察者模式
这里简单回顾一下观察者模式的组成及使用方式，通过之前观察者模式一文中的分析，我们知道观察者模式中有四个重要的角色：
- 抽象主题：定义添加和删除观察者的功能，也就是注册和解除注册的功能
- 抽象观察者：定义观察者收到主题通知后要做什么事情
- 具体主题：抽象主题的实现
- 具体观察者：抽象观察者的实现
当我们创建好了具体主题和观察者类，就可以使用观察者模式了，下面是一个最简单的测试demo。
public class TestObservePattern {
public static void main(String[] args) {
// 创建主题(被观察者)
ConcreteSubject concreteSubject = new ConcreteSubject();
// 创建观察者
ObserverOne observerOne=new ObserverOne();
// 为主题添加观察者
concreteSubject.addObserver(observerOne);
//主题通知所有的观察者
concreteSubject.notifyAllObserver("wake up,wake up");
}
}
以上就是观察者模式的使用方式，很简单是吧。现在就让我们带着以下几个问题，看看RxJava是如何使用观察者模式的。
用RxJava这么久了，你可以思考一下如下几个问题：
- RxJava 中上面提到的四个重要角色是如何定义的？
- RxJava 中具体的主题，具体的观察者是如何实例化的？
- RxJava 中观察者和主题是如何实现订阅的？
- RxJava 中上游是怎么发送事件的，下游又是怎样接收到的?
- RxJava 中对常规的观察者模式做了怎样调整，带来了什么好处？
如果对以上几个问题，你有明确的答案，恭喜你，以下内容你就不用再看了，O(∩_∩)O哈哈~。
很多开发者对RxJava的学习可能是从上游和下游的角度开始，这里可以认为这样的叙述更偏重RxJava 事件序列的特征。本文从被观察者（主题）和观察者的角度出发，可以说是更偏向于RxJava 观察者模式的特征。这里的主题就是上游，观察者就是下游。无论从哪个角度出发去理解，源码就那么一份，无所谓对错，只是每个人的认知角度不同而已，选择一种自己更容易了解的方式即可。
好了，如果你看到了这里，说明你对以上几个问题，还有些许疑问，那么我们就从这几个问题出发，了解一下RxJava的源码实现。
RxJava2 的观察者模式实现
我们就带着上述几个问题，依次来看看RxJava到底是怎么一回事儿。为了方便叙述和记忆，我们首先看一段RxJava2 最最基础的使用方式。
private void basicRxjava2() {
Observable mObservable = Observable.create(new ObservableOnSubscribe() {
@Override
public void subscribe(ObservableEmitter e) throws Exception {
e.onNext("1");
e.onNext("2");
e.onNext("3");
e.onNext("4");
e.onComplete();
}
});
Observer mObserver = new Observer() {
@Override
public void onSubscribe(Disposable d) {
Log.e(TAG, "onSubscribe: d=" + d);
sb.append("\nonSubcribe: d=" + d);
}
@Override
public void onNext(Object s) {
Log.e(TAG, "onNext: " + s);
sb.append("\nonNext: " + s);
}
@Override
public void onError(Throwable e) {
Log.e(TAG, "onError: " + e);
sb.append("\nonError: " + e.toString());
logContent.setText(sb.toString());
}
@Override
public void onComplete() {
Log.e(TAG, "onComplete");
sb.append("\nonComplete: ");
logContent.setText(sb.toString());
}
};
mObservable.subscribe(mObserver);
}
上面这段代码，应该很容易理解了，输出结果大家闭着眼睛也能想出来吧。我们就以这段代码为基础，结合上面提到的问题依次展开对RxJava的分析。
四个重要的角色
- 抽象主题
首先可以看看这个Observable类。
public abstract class Observable implements ObservableSource {
……
}
他实现了ObservableSource接口，接着看ObservableSource
public interface ObservableSource {
/**
* Subscribes the given Observer to this ObservableSource instance.
* @param observer the Observer, not null
* @throws NullPointerException if {@code observer} is null
*/
void subscribe(@NonNull Observer observer);
}
这里很明显了，ObservableSource 就是抽象主题（被观察者）的角色。按照之前观察者模式中约定的职责，subscribe 方法就是用来实现订阅观察者（Observer）角色的功能。从这里我们也可以看出，抽象观察者的角色就是Observer了。
这里，你也许会有疑问，这么简单？抽象主题（上游）不是需要发送事件吗？onNext(),onComplete()以及onError()跑哪儿去了？别着急，我们后面慢慢看。
- 具体主题
回过头来继续看Observable，他实现了ObservableSource接口，并且实现了其subscribe方法，但是它并没有真正的去完成主题和观察者之间的订阅关系，而是把这个功能，转接给了另一个抽象方法subscribeActual（具体细节后面分析）。
因此，Observable依旧是一个抽象类，我们知道抽象类是不能被实例化的，因此从理论上来说，他好像不能作为具体主题的角色。其实不然，Observable内部提供了create,defer,fromXXX,repeat,just等一系列创建型操作符， 用来创建各种Observable。
public static Observable create(ObservableOnSubscribe source) {
ObjectHelper.requireNonNull(source, "source is null");
return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableCreate(source));
}
在RxJava内有很多他的子类。
诚然，你可以认为，这些子类其实才是真正的具体主题。但是，换一个角度，从代理模式的角度出发，我们可以把Observable当做是一个代理类，客户端你只管调用create 方法，想要什么样的
Observable告诉我一声就可以，不同Observeable之间的差异你不用管，包在我身上，保证给你返回你想要的Observeable实例。
同时，Observable另一个巨大的贡献，就是定义了很多的操作符，我们平时常用的map,flatMap,distinct等，也是在这里定义。并且这些方法都是final类型的，因此他的所有子类都会继承同时也无法改变这些操作符的实现。
因此，Observable 就是具体主题。
- 抽象观察者
在抽象主题里已经提过了，Observer就是抽象观察者的角色。
public interface Observer {
void onSubscribe(@NonNull Disposable d);
void onNext(@NonNull T t);
void onError(@NonNull Throwable e);
void onComplete();
}
非常符合观察者模式中抽象观察者的职责描述，Observer 定义了观察者（下游）收到主题（上游）通知后该做什么事情。这里需要注意的是onSubscribe 也是定义在这里的。
- 具体的观察者
这个具体的观察者，o(╯□╰)oo(╯□╰)o，就不多说了吧。大家平时使用应该都是直接用new一个Observer的实例。RxJava内部有很多Observer的子类，有兴趣的同学可以具体了解一下。这里其实可以引申出一个有意思的问题，同样是抽象类，为什么接口可以直接实例化，而用abstract修饰过的类就不可以？
具体的观察者是如何实例化的
我们看一下这段代码：
Observable mObservable = Observable.create(new ObservableOnSubscribe() {
@Override
public void subscribe(ObservableEmitter e) throws Exception {
}
});
public static Observable create(ObservableOnSubscribe source) {
ObjectHelper.requireNonNull(source, "source is null");
return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableCreate(source));
}
public static Observable onAssembly(@NonNull Observable source) {
Function f = onObservableAssembly;
// 是否有别的其他操作符运算，有的话，在此Observable上执行一遍
if (f != null) {
return apply(f, source);
}
return source;
}
RxJava的代码里，很多时候会有ObjectHelper.requireNonNull这种空检查的地方，一律都是为了最大程度的防止NPE的出现，后面出现就不再赘述了.
我们使用create操作符创建Observable的过程中，看似经历了很多方法，在不考虑任何其他操作符的前提下，整个过程简化一下的话就这么一句代码
Observable mObservable=new ObservableCreate(new ObservableOnSubscribe())
从之前的分析，我们也看到了ObservableCreate 就是Observeable抽象类的一个子类。我们简单看一下他的实现。
public final class ObservableCreate extends Observable {
final ObservableOnSubscribe source;
public ObservableCreate(ObservableOnSubscribe source) {
this.source = source;
}
@Override
protected void subscribeActual(Observer observer) {
……
}
}
可以看到，他唯一的构造函数需要一个ObservableOnSubscribe实例，同时他实现subscribeActual方法，说明他真正处理主题和观察者之间实现订阅的逻辑。
看了半天，你可能一直很好奇，这个ObservableOnSubscribe是个什么东西呢？他其实很简单。
/**
* A functional interface that has a {@code subscribe()} method that receives
* an instance of an {@link ObservableEmitter} instance that allows pushing
* events in a cancellation-safe manner.
*
* @param the value type pushed
*/
public interface ObservableOnSubscribe {
/**
* Called for each Observer that subscribes.
* @param e the safe emitter instance, never null
* @throws Exception on error
*/
void subscribe(@NonNull ObservableEmitter e) throws Exception;
}
ε=(´ο｀*)))唉，怎么又一个subscribe，这又是啥？不要慌，看注释。意思是说，这里的subscribe 接收到一个ObservableEmitter实例后，就会允许他以一种可以安全取消（也就是一定能取消）的形式发送事件。
就是说会有某个对象，给他一个ObservableEmitte的实例，没给他之前他是不会主动发送事件的，会一直憋着。，到这里，你是不是想到了什么，我们知道在RxJava 中只有观察者（下游）订阅(subscribe)了主题（上游），主题才会发送事件。这就是和普通的观察者模式有区别的地方之一。
好了，最后再来看看这个神秘的ObservableEmitter是个什么鬼？
public interface ObservableEmitter extends Emitter {
void setDisposable(@Nullable Disposable d);
void setCancellable(@Nullable Cancellable c);
boolean isDisposed();
ObservableEmitter serialize();
/**
* Attempts to emit the specified {@code Throwable} error if the downstream
* hasn't cancelled the sequence or is otherwise terminated, returning false
* if the emission is not allowed to happen due to lifecycle restrictions.
*
* Unlike {@link #onError(Throwable)}, the {@code RxJavaPlugins.onError} is not called
* if the error could not be delivered.
* @param t the throwable error to signal if possible
* @return true if successful, false if the downstream is not able to accept further
* events
* @since 2.1.1 - experimental
*/
boolean tryOnError(@NonNull Throwable t);
}
这里可以关注一下tryOnError这个方法，可以看到他会把某些类型的error传递到下游。
o(╥﹏╥)o，又是一个接口，而且还继承了另一个接口，什么情况？继续看
public interface Emitter {
void onNext(@NonNull T value);
void onError(@NonNull Throwable error);
void onComplete();
}
惊不惊喜，意不意外？ 哈哈，终于找到你了，熟悉的onNext，onError,onComplete.原来在这里。
这里有个问题可以思考一下，在抽象观察者中，定义了四个处理事件的方法，这里只有三个，按照对应关系来说似乎缺了一个onSubscribe，这又是怎么回事呢？后面会有分析，可以自己先想想
这两个接口的含义很明显了，总结一下：
- Emitter 定义了可以发送的事件的三种机制
- ObservableEmitter 在Emitter 做了扩展，添加了Disposable相关的方法，可以用来取消事件的发送。
好了，绕了一大圈，就为了一行代码：
Observable mObservable=new ObservableCreate(new ObservableOnSubscribe())
总结一下具体主题（上游）的到底干了啥：
- 创建了一个ObservableCreate 的实例对象
- ObservableCreate 内持有ObservableOnSubscribe 对象的引用
- ObservableOnSubscribe 是一个接口，内部有一个subscribe方法，调用他之后，会用其ObservableEmitter实例开始发送事件。
- ObservableEmitter 继承自Emitte。
如何实现订阅、发送事件和接收事件
为了方便叙述，把问题3和4连在一起说了。
通过上面的叙述，现在具体主题和具体的观察者都创建好了，接下来就是实现二者的订阅关系。
mObservable.subscribe(mObserver);
这里需要明确的一点是，是观察者（下游）订阅了主题（上游），虽然从代码上看好像了前者订阅了后者，不要搞混了。
我们看Observable的subscribe() 方法：
public final void subscribe(Observer observer) {
ObjectHelper.requireNonNull(observer, "observer is null");
try {
observer = RxJavaPlugins.onSubscribe(this, observer);
ObjectHelper.requireNonNull(observer, "Plugin returned null Observer");
subscribeActual(observer);
} catch (NullPointerException e) { // NOPMD
throw e;
} catch (Throwable e) {
……
}
}
这个前面已经提到过了，Observable并没有真正的去实现subscribe,而是把他转接给了subscribeActual()方法。
前面已经说过，Observable的实例是一个ObservableCreate对象，那么我们就到这个类里去看看subscribeActual()的实现。
// 为了方便，顺便再看一眼构造函数
public ObservableCreate(ObservableOnSubscribe source) {
this.source = source;
}
@Override
protected void subscribeActual(Observer observer) {
CreateEmitter parent = new CreateEmitter(observer);
observer.onSubscribe(parent);
try {
source.subscribe(parent);
} catch (Throwable ex) {
Exceptions.throwIfFatal(ex);
parent.onError(ex);
}
}
CreateEmitter 实现了之前提到的ObservableEmitter接口。这里有一句关键的代码：
observer.onSubscribe(parent);
之前在看到Emitter的定义时，我们说缺少了onSubscribe方法，到这里就明白了。onSubscribe并不是由主题（上游）主动发送的事件，而是有观察者（下游）自己调用的一个事件，只是为了方便获取Emitter的实例对象，准确的说应该是Disposable的实例对象，这样下游就可以控制上游了。
接下来就更简单了，source 是ObservableOnSubscribe，按照之前的逻辑，调用其subscribe方法，给他一个ObservableEmitter对象实例，ObservableEmitter就会开始发送事件序列。这样，一旦开始订阅了，主题（上游）就开始发送事件了。
接着看看CreateEmitter的实现。
public final class ObservableCreate extends Observable {
final ObservableOnSubscribe source;
public ObservableCreate(ObservableOnSubscribe source) {
this.source = source;
}
@Override
protected void subscribeActual(Observer observer) {
CreateEmitter parent = new CreateEmitter(observer);
observer.onSubscribe(parent);
……
}
static final class CreateEmitter
extends AtomicReference
implements ObservableEmitter, Disposable {
private static final long serialVersionUID = -3434801548987643227L;
final Observer observer;
CreateEmitter(Observer observer) {
this.observer = observer;
}
@Override
public void onNext(T t) {
if (t == null) {
onError(new NullPointerException("onNext called with null. Null values are generally not allowed in 2.x operators and sources."));
return;
}
if (!isDisposed()) {
observer.onNext(t);
}
}
@Override
public void onError(Throwable t) {
if (!tryOnError(t)) {
RxJavaPlugins.onError(t);
}
}
@Override
public boolean tryOnError(Throwable t) {
if (t == null) {
t = new NullPointerException("onError called with null. Null values are generally not allowed in 2.x operators and sources.");
}
if (!isDisposed()) {
try {
observer.onError(t);
} finally {
dispose();
}
return true;
}
return false;
}
@Override
public void onComplete() {
if (!isDisposed()) {
try {
observer.onComplete();
} finally {
dispose();
}
}
}
@Override
public void setDisposable(Disposable d) {
DisposableHelper.set(this, d);
}
@Override
public void setCancellable(Cancellable c) {
setDisposable(new CancellableDisposable(c));
}
@Override
public ObservableEmitter serialize() {
return new SerializedEmitter(this);
}
@Override
public void dispose() {
DisposableHelper.dispose(this);
}
@Override
public boolean isDisposed() {
return DisposableHelper.isDisposed(get());
}
}
}
- 他的构造函数，需要一个观察者的实例；
- 他实现了ObservableEmitter接口，并依次实现他的三个方法；
- 在每一次的onNext事件中，他不再接受参数为null的类型，在事件序列没有中断的情况下会把主题（上游）发送的事件T原封不动的传递给观察者(下游）。
- onComplete事件发生时，他也会通知下游，如果发生异常，则中断事件序列
- onError 事件发生时，并没有直接传递到下游，而是在其内部处理
- tryOnError 事件发生时，才会把某些特定类型的错误传递到下游。
- 他实现了Disposable接口，下游根据获取到的Emitter的实例对象，可以方便的获取事件序列的信息，甚至是可以主动关闭事件序列，及断开观察者模式中主题和观察者间的订阅关系。
RxJava 中对常规的观察者模式做了怎样调整，带来了什么好处？
最后再来简单说一下，RxJava中对常规的观察者模式做了怎样的调整，有什么值得借鉴的地方。大部分优点在上面已经提及了，这里就来总结一下。
- 观察者订阅主题后，主题才会开始发送事件
- RxJava中Observer通过onSubscribe获取了发送事件中的Disposable对象，这样他就可以主动的获取订阅关系中二者的状态，甚至是控制或者是中断事件序列的发送。在常规的观察者模式中，主题有权利添加订阅者，但也能是由他移除特定的订阅者，因为只有他持有所有订阅者的集合
- 抽象主题（上游）并没有直接控制onNext，onComplete,onError事件的发送，而是只关注Emitter 实例的发送，ObservableOnSubscribe接口监听ObservableEmitter对象的发送，一旦接受到此对象就会通过他开始发送具体的事件，这里可以有点观察者模式嵌套的意味。
好了，以上就是从观察者模式的角度出发，对RxJava的一次解读，有什么疏漏或理解错误的地方，欢迎读者指出，共同进步！