概述
在我的上一篇文章 《理解RxJava（二）操作符流程原理分析》 中，分析了依靠多个操作符链式调用的原理。
简单总结如下：
1.创建：订阅前，每一步都生成对应的Observable对象，中间的每一步都将上游的Observable存储；
2.订阅： 每一步都会生成对应的Observer对上一步生成并存储的Observable进行订阅。订阅的执行顺序是由下到上的。
3.执行：先执行每一步传入的函数操作，然后将操作后的数据交给下游的Observer继续处理。 数据的传递和处理顺序是由上到下的。
本文我将尝试对RxJava最核心的 线程调度 的原理进行分析。
基本代码
来看一下基本代码：
@Test
public void test() throws Exception {
Observable.create((ObservableOnSubscribe) e -> {
e.onNext(1);
e.onNext(2);
e.onComplete();
}).subscribeOn(Schedulers.io())
.observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
.subscribe(i -> System.out.println("onNext : i= " + i));
}
很简单，即订阅时将task交给子线程去做，而数据的回调则在Android主线程中执行。
一、subscribeOn()
点击查看源码:
public final Observable subscribeOn(Scheduler scheduler) {
//非空判断和hook
ObjectHelper.requireNonNull(scheduler, "scheduler is null");
return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableSubscribeOn(this, scheduler));
}
有了前两篇文章的基础，我们很清楚，排除掉非空判断和hook相关逻辑，实际上这个方法返回了一个ObservableSubscribeOn对象。
我们有理由猜测这个ObservableSubscribeOn应该和上文的ObservableMap及ObservableDoOnEach相似，都是Observable的一个包装类（装饰器）：
//1.和上文基本一样，ObservableSubscribeOn也是Observable的一个装饰器
public final class ObservableSubscribeOn extends AbstractObservableWithUpstream {
final Scheduler scheduler;
public ObservableSubscribeOn(ObservableSource source, Scheduler scheduler) {
//2.存储上游的ObservableSource和调度器
super(source);
this.scheduler = scheduler;
}
@Override
public void subscribeActual(final Observer s) {
//3.new 一个SubscribeOnObserver
final SubscribeOnObserver parent = new SubscribeOnObserver(s);
//4.回调方法，这说明下游的onSubscribe回调方法所在线程和线程调度无关
// 是订阅时所在的线程
s.onSubscribe(parent);
//5.立即执行线程调度
parent.setDisposable(scheduler.scheduleDirect(new SubscribeTask(parent)));
}
}
前两步我们不需要 再多解释，直接看第三点，我们看看SubscribeOnObserver这个类：
SubscribeOnObserver
static final class SubscribeOnObserver extends AtomicReference implements Observer, Disposable {
private static final long serialVersionUID = 8094547886072529208L;
//下游的Observer
final Observer actual;
//保存上游的Disposable，自身dispose时，连同上游一起dispose
final AtomicReference s;
SubscribeOnObserver(Observer actual) {
this.actual = actual;
this.s = new AtomicReference();
}
@Override
public void onSubscribe(Disposable s) {
DisposableHelper.setOnce(this.s, s);
}
@Override
public void onNext(T t) {
actual.onNext(t);
}
@Override
public void onError(Throwable t) {
actual.onError(t);
}
@Override
public void onComplete() {
actual.onComplete();
}
@Override
public void dispose() {
DisposableHelper.dispose(s);
DisposableHelper.dispose(this);
}
类似Observable和ObservableMap，SubscribeOnObserver同样是Disposable和Observer的一个装饰器，提供了对下游数据的传递，以及将task dispose的接口。
第4步我们之前就讲过了，直接看第5步：
//5.立即执行线程调度
parent.setDisposable(scheduler.scheduleDirect(new SubscribeTask(parent)));
我们看看SubscribeTask这个类：
SubscribeTask
final class SubscribeTask implements Runnable {
private final SubscribeOnObserver parent;
SubscribeTask(SubscribeOnObserver parent) {
this.parent = parent;
}
@Override
public void run() {
source.subscribe(parent);
}
}
难以置信的简单，SubscribeTask 仅仅是一个Runnable 接口的实现类而已，通过将SubscribeOnObserver作为参数存起来，在run()方法中添加了上游Observable的被订阅事件，就没有了别的操作，
接下来我们看一下scheduler.scheduleDirect(SubscribeTask)中的代码：
public abstract class Scheduler {
//...
public Disposable scheduleDirect(@NonNull Runnable run) {
return scheduleDirect(run, 0L, TimeUnit.NANOSECONDS);
}
public Disposable scheduleDirect(@NonNull Runnable run, long delay, @NonNull TimeUnit unit) {
// Worker 本身就是Disposable 的实现类
// 请注意， createWorker()所创建的worker，
// 实际就是Schdulers.io()所提供的IoScheduler所创建的worker
final Worker w = createWorker();
//hook相关
final Runnable decoratedRun = RxJavaPlugins.onSchedule(run);
DisposeTask task = new DisposeTask(decoratedRun, w);
//即 worker.schedule(task, 0, TimeUnit.NANOSECONDS): 立即执行task
w.schedule(task, delay, unit);
return task;
}
//...
}
我们不要追究过深，我们看一下这个createWorker方法的注释说明：
/**
* Retrieves or creates a new {@link Scheduler.Worker} that represents serial execution of actions.
* 检索或创建一个新的{@link Scheduler.Worker}表示一系列的action
*
* When work is completed it should be unsubscribed using {@link Scheduler.Worker#dispose()}.
* 当work完成后，应使用{@link Scheduler.Worker＃dispose（）}取消订阅。
*
* Work on a {@link Scheduler.Worker} is guaranteed to be sequential.
* {@link Scheduler.Worker} 上面的work保证是顺序执行的
*/
现在我们知道了：
我们通过调用subscribeOn()传入Scheduler，当下游ObservableSource被订阅时（请注意，订阅顺序是由下到上的），距离最近的线程调度subscribeOn()方法中，保存的Scheduler会创建一个worker(对应相应的线程，本文中为IoScheduler)，在其对应的线程中，立即执行task
关于对应的Worker相关和IoScheduler相关，篇幅所限，本文不做细讲，有兴趣的同学可以自行研究。
多次subscribeOn()
现在考虑一个问题，假如在我们的代码中，多次使用了subscribeOn()代码，到线程会怎么处理呢？
上文已经讲到了，不管我们怎么通过subscribeOn()方法切换线程，由于订阅执行顺序是由下到上，因此当最上游的ObservableSource被订阅时，所在线程当然是距离上游最近的subscribeOn()所提供的线程，即最终Observable总是在第一个subscribeOn()所在的线程中执行。
二、observeOn()
先看observeOn()内部，果然是hook+Observable的包装类：
public final Observable observeOn(Scheduler scheduler) {
return observeOn(scheduler, false, bufferSize());
}
public final Observable observeOn(Scheduler scheduler, boolean delayError, int bufferSize) {
ObjectHelper.requireNonNull(scheduler, "scheduler is null");
ObjectHelper.verifyPositive(bufferSize, "bufferSize");
//实例化ObservableObserveOn对象并返回
return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableObserveOn(this, scheduler, delayError, bufferSize));
}
再看ObservableObserveOn：
public final class ObservableObserveOn extends AbstractObservableWithUpstream {
final Scheduler scheduler;
final boolean delayError;
final int bufferSize;
public ObservableObserveOn(ObservableSource source, Scheduler scheduler, boolean delayError, int bufferSize) {
super(source);
//1.相关依赖注入
this.scheduler = scheduler;
this.delayError = delayError;
this.bufferSize = bufferSize;
}
@Override
protected void subscribeActual(Observer observer) {
if (scheduler instanceof TrampolineScheduler) {
source.subscribe(observer);
} else {
//2.创建主线程的worker
Scheduler.Worker w = scheduler.createWorker();
//3.上游数据源被订阅
source.subscribe(new ObserveOnObserver(observer, w, delayError, bufferSize));
}
}
}
和subscribeOn()不同的是，我们并不是立即在对应的线程执行task，而是将对应的线程(实际上是worker)作为参数，实例化ObserveOnObserver并存储起来。
当上游的数据传递过来时，ObserveOnObserver执行对应的方法，比如onNext(T)，再切换到对应线程中，并交由下游的Observer去接收：
ObserveOnObserver
ObserveOnObserver中代码极多，我们简单了解原理后，以onNext（T）为例：
static final class ObserveOnObserver extends BasicIntQueueDisposable
implements Observer, Runnable {
//...省略其他代码
ObserveOnObserver(Observer actual, Scheduler.Worker worker, boolean delayError, int bufferSize) {
this.actual = actual;
this.worker = worker;
this.delayError = delayError;
this.bufferSize = bufferSize;
}
//队列
SimpleQueue queue;
@Override
public void onNext(T t) {
if (done) {
return;
}
//将数据存入队列
if (sourceMode != QueueDisposable.ASYNC) {
queue.offer(t);
}
//对应线程取出数据并交由下游的Observer
schedule();
}
void schedule() {
if (getAndIncrement() == 0) {
worker.schedule(this);
}
}
//...省略其他代码
}
多次observerOn()
由上文得知，与subscribeOn()相反，observerOn()操作会将切换到对应的线程，然后交由下游的Observer处理，因此observerOn()仅对下游的Observer生效，并且，如果多次调用，observerOn()的线程调度会持续到下一个observerOn()操作之前。
我在《RxJava(11-线程调度Scheduler)》 @open-Xu文章中看到了这张图片，完美诠释了observerOn()的原理：
注意：
接下来的内容都是@open-Xu在他的文章《RxJava(11-线程调度Scheduler)》中总结的笔记，为了方便以后翻阅，特此转载过来，下文的转载请@原作者open-Xu并注明原文地址，谢谢！
调度器的种类
| 调度器类型 | 效果 |
|---|---|
| Schedulers.computation( ) | 用于计算任务，如事件循环或和回调处理，不要用于IO操作(IO操作请使用Schedulers.io())；默认线程数等于处理器的数量 |
| Schedulers.from(executor) | 使用指定的Executor作为调度器 |
| Schedulers.immediate( ) | 在当前线程立即开始执行任务 |
| Schedulers.newThread( ) | 为每个任务创建一个新线程 |
| Schedulers.io( ) | 用于IO密集型任务，如异步阻塞IO操作，这个调度器的线程池会根据需要增长；对于普通的计算任务，请使用Schedulers.computation()；Schedulers.io( )默认是一个CachedThreadScheduler，很像一个有线程缓存的新线程调度器 |
| Schedulers.trampoline( ) | 当其它排队的任务完成后，在当前线程排队开始执行 |
| AndroidSchedulers.mainThread( ) | 主线程，UI线程，可以用于更新界面 |
总结
subscribeOn()
- 订阅顺序当从下到上，上游的ObservableSource被订阅时，先切换线程，然后立即执行task;
- 当存在多个subscribeOn()方法时，仅第一个subscribeOn()有效。
observerOn()
- 订阅顺序当从下到上，上游的ObservableSource被订阅时，会将对应的worker创建并作为构造参数存储在Observer的装饰器中，并不会立即切换线程；
- 当数据由上游发送过来时，先将数据存储到队列中，然后切换线程，然后在新的线程中将数据发送给下游的Observer；
- 当存在多个observerOn()方法时，仅对距下游下一个observerOn()之前的observer有效
参考文章
1.《RxJava(11-线程调度Scheduler)》 @open-Xu
2.《RxJava2 源码解析（二）》@张旭童