java 切换到主线程_RxJava2线程切换原理分析

一、概述

本节将分析RxJava2的线程切换模型。通过对线程切换源代码的分析到达对RxJava2线程切换彻底理解的目的。通过对本节的学习你会发现，RxJava2线程切换是如此的简单，仅仅是通过两个操作符就能完成从子线程到主线程，或者主线程到子线程，再或者从子线程到子线程的切换。对应的操作符为：observerOn：指定观察者运行的线程。subscribeOn：执行被观察者运行的线程。

二、简单例子入手

private void threadSwitchTest() {

Observable observable = Observable.create(new ObservableOnSubscribe() {

@Override

public void subscribe(ObservableEmitter emitter) throws Exception {

emitter.onNext("《深入Java虚拟机》");

MyLog.log("Thread:" + Thread.currentThread().getName());

}

});

observable

.observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())//观察者执行线程

.subscribeOn(Schedulers.io())//被观察者执行线程

.subscribe(new Consumer() {

@Override

public void accept(String s) throws Exception {

MyLog.log("Thread:" + Thread.currentThread().getName());

}

});

}

以上例子中我们使用observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())来指定观察者运行在主线程，使用subscribeOn(Schedulers.io())来指定被观察运行在子线程

三、源码分析

本节针对RxJava2的源代码我们需要弄明白三件事情：

1.子线程如何切换到主线程原理分析

2.主线程如何切换到子线程原理分析

3.子线程如何切换到子线程原理分析

通过上一节的分析我们知道RxJava2通过创建一个被观察者(ObservableCreate)和一个观察者(LambdaObserver)，并实现观察者和被观察者的绑定。通过ObservableEmitter.onNext发送消息，Consumer.accept中接收消息。而操作符map仅仅是对被观察者ObservableCreate做了一层包装(装饰模式)，变成了ObservableMap。而观察者装饰后则变成了MapObserver。

很显然，observeOn和subscribeOn都属于操作符(他们都是用来做线程切换的操作符而已)，所以这两个操作符也符合上面Map操作符的包装规则。

subscribeOn源码分析：

@CheckReturnValue

@SchedulerSupport(SchedulerSupport.CUSTOM)

public final Observable subscribeOn(Scheduler scheduler) {

ObjectHelper.requireNonNull(scheduler, "scheduler is null");

return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableSubscribeOn(this, scheduler));

}

从上述源码可以看出subscribeOn确实如上面所说，会被包装成为一个ObservableSubscribeOn。其构造方法会传入两个参数，一个是this：代表当前被观察者，也就是操作符上面修饰的那个被观察者，本例中指的是ObservableObserveOn,ObservableObserverOn又装饰了ObservableCreate。scheduler指的是Schedulers.io(), 指被观察者运行在io线程，也就是子线程中。

下面看下Schedulers类是个什么东西。

public final class Schedulers {

@NonNull

static final Scheduler SINGLE;

@NonNull

static final Scheduler COMPUTATION;

@NonNull

static final Scheduler IO;

@NonNull

static final Scheduler TRAMPOLINE;

@NonNull

static final Scheduler NEW_THREAD;

static final class SingleHolder {

static final Scheduler DEFAULT = new SingleScheduler();

}

static final class ComputationHolder {

static final Scheduler DEFAULT = new ComputationScheduler();

}

static final class IoHolder {

static final Scheduler DEFAULT = new IoScheduler();

}

static final class NewThreadHolder {

static final Scheduler DEFAULT = new NewThreadScheduler();

}

static {

SINGLE = RxJavaPlugins.initSingleScheduler(new SingleTask());

COMPUTATION = RxJavaPlugins.initComputationScheduler(new ComputationTask());

IO = RxJavaPlugins.initIoScheduler(new IOTask());

TRAMPOLINE = TrampolineScheduler.instance();

NEW_THREAD = RxJavaPlugins.initNewThreadScheduler(new NewThreadTask());

}

Schedulers内部封装了各种Scheduler。每一个Scheduler中都封装的有线程池，用于执行后台任务。

到此处ObservableSubscribeOn对象也就创建完成了。

下面看下ObserverOn操作符都干了什么事情：

@CheckReturnValue

@SchedulerSupport(SchedulerSupport.CUSTOM)

public final Observable observeOn(Scheduler scheduler, boolean delayError, int bufferSize) {

ObjectHelper.requireNonNull(scheduler, "scheduler is null");

ObjectHelper.verifyPositive(bufferSize, "bufferSize");

return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableObserveOn(this, scheduler, delayError, bufferSize));

}

ObserveOn方法内部包装了一个ObservableObserveOn对象，其有两个参数，this：代表当前Observable对象，此处指的是ObservableCreate这个对象，scheduler代表的是AndroidSchedulers.mainThread()。

我们看一下AndroidSchedulers的源代码，看它都干了写什么事

public final class AndroidSchedulers {

private static final class MainHolder {

static final Scheduler DEFAULT

= new HandlerScheduler(new Handler(Looper.getMainLooper()), false);

}

private static final Scheduler MAIN_THREAD = RxAndroidPlugins.initMainThreadScheduler(

new Callable() {

@Override public Scheduler call() throws Exception {

return MainHolder.DEFAULT;

}

});

/** A {@link Scheduler} which executes actions on the Android main thread. */

public static Scheduler mainThread() {

return RxAndroidPlugins.onMainThreadScheduler(MAIN_THREAD);

}

/** A {@link Scheduler} which executes actions on {@code looper}. */

public static Scheduler from(Looper looper) {

return from(looper, false);

}

AndroidSchedulers的内部类MainHolder的作用是在主线程中创建一个Handler。由new Handler(Looper.getMainLooper())来完成。因为Looper所在的线程为Handler所在的线程，又因为Looper.getMainLooper()获取到的是主线程的looper，所以当前Handler运行在主线程，顺带着这块的逻辑也是在主线程中完成的。字段MAIN_THREAD仅仅是把HandlerScheduler返回而已，而HandlerScheduler持有主线程handler。那么manThread()方法就好理解了 ，就是返回了一个持有主线程Handler的Scheduler而已。

所以ObservableObserverOn包装了ObservableCreate并持有了主线程Handler。到此被观察者就已经创建完成了。

下面说下观察者Consumer.accept方法在这个链式调用中是如何被执行的：

1.经过上面的分析被观察者已经变为：ObservableObserverOn，ObservableObserverOn持有ObservableSubscribeOn对象的引用，ObservableSubscribeOn又持有ObservableCreate的引用。所以Observable对象经过三层包装最终成为了ObservableObserverOn。

2.Observable.subscribe(Consumer consumer)方法执行订阅，会把原始的观察者对象LambdaObserver对象包装成为ObserverOnObserver对象,ObserverOnObserver又会被包装成SubscribeOnObserver对象。用以在ObservableSubscribeOn对象执行subscribeActual方法的时候正式执行绑定操作。至此，观察者和被观察者建立了绑定关系。

public final class ObservableSubscribeOn extends AbstractObservableWithUpstream {

final Scheduler scheduler;

public ObservableSubscribeOn(ObservableSource source, Scheduler scheduler) {

super(source);

this.scheduler = scheduler;

}

@Override

public void subscribeActual(final Observer super T> s) {

final SubscribeOnObserver parent = new SubscribeOnObserver(s);

s.onSubscribe(parent);

parent.setDisposable(scheduler.scheduleDirect(new SubscribeTask(parent)));

}

从上面的代码中我们基本无法判断是在哪里绑定的。从上面的分析我们知道scheduler要是一个HandlerScheduler.那么我们可以断定的是scheduler.scheduleDirect一定是用来执行任务的，那么SubscribeTask肯定是一个任务没错。事实也如我们所料一样，确实是这样的。

看下HandlerScheduler的scheduleDirect都干了什么

@Override

public Disposable scheduleDirect(Runnable run, long delay, TimeUnit unit) {

if (run == null) throw new NullPointerException("run == null");

if (unit == null) throw new NullPointerException("unit == null");

run = RxJavaPlugins.onSchedule(run);

ScheduledRunnable scheduled = new ScheduledRunnable(handler, run);

handler.postDelayed(scheduled, unit.toMillis(delay));

return scheduled;

}

非常的简单，构建一个ScheduleRunnable，并把handler和runnable传入进去，然后执行handler.postDeayed向handler发送消息就行了。postDeayed方法最终会调用Runnable的run方法。

private static final class ScheduledRunnable implements Runnable, Disposable {

private final Handler handler;

private final Runnable delegate;

private volatile boolean disposed; // Tracked solely for isDisposed().

ScheduledRunnable(Handler handler, Runnable delegate) {

this.handler = handler;

this.delegate = delegate;

}

@Override

public void run() {

try {

delegate.run();

} catch (Throwable t) {

RxJavaPlugins.onError(t);

}

}

ScheduleRunnable在run方法中又会调用SubscribeTask的run方法。

SubscribeTask.java

final class SubscribeTask implements Runnable {

private final SubscribeOnObserver parent;

SubscribeTask(SubscribeOnObserver parent) {

this.parent = parent;

}

@Override

public void run() {

source.subscribe(parent);

}

}

在subscribeTask的run方法中最终完成了绑定，source指ObservableOnSubscribe

3.被观察者在执行ObservableOnSubscribe实例的subscribe方法的ObservableEmitter参数的onNext方法的时候,会首先调用SubscribeOnObserver的onNext方法，又由于SubscribeOnObserver持有ObserverOnObserver的引用，因此在SubscribeOnObserver的onNext方法中又会调用ObserveOnObserver对象的onNext方法，在此Next方法中又会调用CreateObserver的onNext方法,在其内部又会调用LambdaObserver.onNext，然后在LambdaObserver的onNext方法中又会调用Consumer.accept方法。最后完成数据的从发送到接收的流转。

了解了以上操作符的整体流转流程后，我们接下来回过头来看开头我们提出的三个问题：

1.主线程切换到子线程

我们先来看ObservableSubscribeOn这个类，在上面的小例子中，直接将被观察者运行在IO线程中了。我们直接看ObservableSubscribeOn的subscribeActual方法的源代码

@Override

public void subscribeActual(final Observer super T> s) {

final SubscribeOnObserver parent = new SubscribeOnObserver(s);

s.onSubscribe(parent);

parent.setDisposable(scheduler.scheduleDirect(new SubscribeTask(parent)));

}

在subscribeActual方法内部先创建一个SubscribeOnObserver对象，并执行setDisposable执行任务。这里的scheduler指的是HandlerScheduler。SubscribeTask是一个实现了Runnable的对象在其内部完成了绑定操作。

先来看下HandlerScheduler的scheduleDirect方法

@Override

public Disposable scheduleDirect(Runnable run, long delay, TimeUnit unit) {

if (run == null) throw new NullPointerException("run == null");

if (unit == null) throw new NullPointerException("unit == null");

run = RxJavaPlugins.onSchedule(run);

ScheduledRunnable scheduled = new ScheduledRunnable(handler, run);

handler.postDelayed(scheduled, unit.toMillis(delay));

return scheduled;

}

scheduleDirect方法逻辑上很简单，1.把subscribeTask和handler封装成ScheduleRunnable。然后利用Handler.postDelayed执行这个Runnable对象。postDelayed执行的最后会调用msg.callback.run()其实就是调用ScheduleRunnable的run方法。在在run方法内又会调用SubscribeTask的run方法。

private static final class ScheduledRunnable implements Runnable, Disposable {

private final Handler handler;

private final Runnable delegate;

private volatile boolean disposed; // Tracked solely for isDisposed().

ScheduledRunnable(Handler handler, Runnable delegate) {

this.handler = handler;

this.delegate = delegate;

}

@Override

public void run() {

try {

//SubscribeTask的run方法

delegate.run();

} catch (Throwable t) {

RxJavaPlugins.onError(t);

}

}

我们看下SubscribeTask的run方法都干了啥事。

final class SubscribeTask implements Runnable {

private final SubscribeOnObserver parent;

SubscribeTask(SubscribeOnObserver parent) {

this.parent = parent;

}

@Override

public void run() {

source.subscribe(parent);

}

}

在SubscribeTask类的run方法中完成最终的绑定。此处的source指的是ObservableOnSubscribe

在主线程中执行其实也就这么多最终会把方法放到Handler中执行

2.在子线程中执行任务

直接看ObservableObserveOn类的subscribeActual

@Override

protected void subscribeActual(Observer super T> observer) {

//首先判断一下调度线程是否是在当前线程中执行，如果是就直接绑定，如果不是就开启工作线程

if (scheduler instanceof TrampolineScheduler) {

source.subscribe(observer);

} else {

Scheduler.Worker w = scheduler.createWorker();

source.subscribe(new ObserveOnObserver(observer, w, delayError, bufferSize));

}

}

首先根据TrampolineScheduler判断任务是否是在当前线程执行，如果是就直接绑定。如果不是就创建一个ObserverOnObserver对象，并把Observer和Worker对象传递进去。即可完成绑定。

我们接下来主要看下其是如何在子线程中执行的

ObserverOnObserver继承了Runnable对象。在执行onNext方法的时候会调用worker的schedule(this)方法。

@Override

public void onNext(T t) {

if (done) {

return;

}

if (sourceMode != QueueDisposable.ASYNC) {

queue.offer(t);

}

schedule();

}

void schedule() {

if (getAndIncrement() == 0) {

worker.schedule(this);

}

}

其实到这我们大致可以判断出来worker.schedule(this)必定会运行run方法。不着急，我们先看IoSchedule类中的worker以及worker.schedule干了什么

@NonNull

@Override

public Worker createWorker() {

return new EventLoopWorker(pool.get());

}

创建一个Worker对象

@NonNull

@Override

public Disposable schedule(@NonNull Runnable action, long delayTime, @NonNull TimeUnit unit) {

if (tasks.isDisposed()) {

// don't schedule, we are unsubscribed

return EmptyDisposable.INSTANCE;

}

return threadWorker.scheduleActual(action, delayTime, unit, tasks);

}

执行threadWorker.scheduleActual(action),这里的action指的就是ObserverObserveOn对象，因其继承了Runnable对象。

看看ThreadWorker.scheduleActual干了啥

@NonNull

public ScheduledRunnable scheduleActual(final Runnable run, long delayTime, @NonNull TimeUnit unit, @Nullable DisposableContainer parent) {

Runnable decoratedRun = RxJavaPlugins.onSchedule(run);

ScheduledRunnable sr = new ScheduledRunnable(decoratedRun, parent);

if (parent != null) {

if (!parent.add(sr)) {

return sr;

}

}

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);

}

return sr;

}

逻辑很清晰，把传入的Runnable(ObservableObserveOn)封装成为一个ScheduleRunnable对象。并把这个对象放入线程池中去执行。

executor都代表线程池。执行的时候会运行ScheduleRunnable的run方法。在其run方法内部又会调用ObserverObserveOn的run方法。

下面回过头来再看看ObserverObserveOn的run方法

@Override

public void run() {

if (outputFused) {

drainFused();

} else {

drainNormal();

}

}

void drainNormal() {

....

a.onNext(v);

....

}

}

其会调用a.onNext方法，让onNext方法运行在线程池中。a值的就是一个CreateObserver或者其包装类。通过一层层的调用Consume.accept方法最终会运行到子线程中。

2.主线程如何切换到主线程

回过头看ObservableObserveOn的subscribeActual方法

这里的scheduler指的是HandlerScheduler。HandlerScheduler内部维护了一个运行在主线程的Handler和一个内部类HandlerWorker。其调用source.subscribe执行观察者和被观察者的订阅。当ObservableEmitter.onNext方法执行后，会调用ObserveOnObserver内部的onNext方法。

schedule方法又会调用worker.scheduler方法

此处的worker为HandlerScheduler中的Worker，源码如下

通过Handler把ScheduleRunnable发送到主线程中执行。因为HandlerScheduler是主线程handler所以在Handler中执行的逻辑也会被切换到主线程中去执行。其实这里的run方法最终运行的是ObserveOnObserver中的run方法。在其run方法中会调用其上级包装类SubscribeOnObserver的onNext方法。之后又会调用LambdaObserver的onNext方法。在其onNext方法中会调用Consumer.accept方法，最终让其运行在主线程中。

3.子线程如何切换到子线程

这里分析下把Consumer.accept方法运行在子线程的流程

同样只需要设置observeOn(Schedulers.io())就OK了。同样会创建一个ObserveOnObserver，其接受两个重要的参数this：当前Observer，scheduler：ioScheduler。

其绑定过程会执行ObservableObserveOn的subscribeActual方法

只是此处的scheduler不再是HandlerScheduler，而是IoScheduler。当ObservableEmitter.onNext方法被执行的时候，会调用ObserveOnObserver的onNext方法。而在onNext方法中又会调用IoScheduler中worker.schedule。最终会执行NewThreadWorker的scheduleActual方法

当上述方法被执行后就会调用ObserveOnObserver中的run方法。其run方法又会逐个解包装调用其OnNext方法。知道LambdaObserver的onNext被调用。onNext又会调用Consumer.accept。经过以上步骤就完成了最终的调用。因为run是在线程池中执行的，所以跟着把业务逻辑代码也切换到了线程池中执行，即子线程中执行。

总结：

经过上面的分析，RxJava切换线程已经分析完了，相信大家了解后对RxJava的线程切换会有一定的感悟。在这里再用白花总结一下。

1.子线程切换主线程：给主线程所在的Handler发消息，然后就把逻辑切换过去了。

2.主线程切换子线程：把任务放到线程池中执行就能把执行逻辑切换到子线程

3.子线程切换子线程：把任务分别扔进两个线程就行了。