ReactiveX 入门系列(一)

目的

• 了解 ReactiveX 是什么？
• 了解 ReactiveX 优劣势？
• ReactiveX 中常用的概念？
• ReactiveX 如何使用？
• ReactiveX 操作符？
• ReactiveX 使用场景是什么？

ReactiveX 简义

ReactiveX 的历史

ReactiveX 是 Reactive Extensions 的缩写，一般简写为 Rx，最初是 LINQ 的一个扩展，由微软的架构师 Erik Meijer 领导的团队开发，在2012年11月开源，Rx是一个编程模型，目标是提供一致的编程接口，帮助开发者更方便的处理异步数据流，Rx库支持 .NET、JavaScript 和 C++，Rx 近几年越来越流行了，现在已经支持几乎全部的流行编程语言了，Rx的大部分语言库由 ReactiveX 这个组织负责维护，比较流行的有 RxJava/RxJS/Rx.NET

下文 ReactiveX 简称 Rx

Rx 简义

什么是 Rx（简称：Rx）？

ReactiveX.io 官网对其自身的介绍：

An API for asynchronous programming with observable streams

一个专注于异步编程与控制可观察数据（或者事件）流的API.

我们可以通俗的理解为：

1. An API: 它首先是一个编程接口规范，不同的语言提个不同的实现。像 RxJava、RxSwift、RxJs。
2. For asynchronous programming：在异步编程中使用。比如子线程耗时网络请求。
3. With observable streams: 基于可观察的事件流。比如观察者模式中的观察者对被观察着的监听。

其核心设计思想：观察者模式、Iterator 模式、函数式编程

观察者模式：即定义对象间一种一对多的依赖关系，当一个对象改变状态时，则所有依赖它的对象都会被改变。

Iterator 模式: 即迭代器模式。

函数式编程：即提供一系列函数样式的方法供快速开发。

Rx 工作模式图：http://reactivex.io/

开胃菜

再开始了解 Rx 之前，我们先了解一下以下几个基本概念。

• 什么是响应式编程（简）

A = B + C

有这么一段代码A被赋值为B和C的值。

在传统的命令式编程中，如果我们改变B的值，A的值并不会随之改变。

而如果我们运用一种机制，当B或者C的值发现变化的时候，A的值也随之改变，这样就实现了”响应式“。

或者说叫数据绑定。

http://wiki.jikexueyuan.com/project/android-weekly/issue-145/introduction-to-RP.html 响应式编程（Reactive Programming）介绍

• 什么是函数式编程（简单）

函数式编程思维, 就是 用计算(函数)来表示程序, 用计算(函数)的组合来表达程序的组合的思维方式.

伪代码

// 传统
int abs(int i) {
    return i * 2;
}

int add_abs(int a, int b) {
    return abs(a) + abs(b)
}

int result = add_abs(2, 3);

// 函数式
def abs = {i -> i * 2} // 传入 i 返回 i*2
def add_abs = {(a, b) -> abs(a)+abs(b)} // 传入a,b ，返回经过 a*2 + b*2 的值
int a = add_adb(1, 2)

能看到这里就是通过组合函数来达到计算结果的过程

http://www.ruanyifeng.com/blog/2012/04/functional_programming.html

• 函数式相应编程

结合函数式编程以及响应式编程就得到了函数响应式编程

例子

我们如果有一个输入框，输入的文字达到预期时，弹出提示框

传统的话我们的话会给这个输入框添加一个监听事件，用于监听文字的输入，然后在监听方法中，去做判断是否需要弹出提示框。

input.setInputListener(inputListener) // 设置输入监听

void inputListener(input) {
    if (!input.text.isEmpty()) {
            if input.text.count >= 100 {
                alert.show("不能输入更多了")
            } 
    }   
}

如果我们使用函数响应式编程的话，就可以用一下代码来表示

input.text
    .isEmpty
    .map {text.count >= 100} // 
    .bind {alert.show("不能输入更多了")}
        

这样就实现了输入与提示框的绑定。

而 Rx(RxJava) 的原理就是这种模式，在这个模式中有 4 个角色

角色	作用
被观察者（Observable）	产生事件
观察者（Observer）	接收事件，并给出响应动作
订阅（Subscribe）	连接 被观察者 & 观察者
事件（Event）	被观察者 & 观察者 沟通的载体

在Rx 中还有一种特殊的存在 Subject，它既是可监听序列也是观察者。它同时充当了 Observer 和 Observable 的角色。因为它是一个 Observer，它可以订阅一个或多个 Observable ；又因为它是一个 Observable ，它可以转发它收到( Observe )的数据，也可以发射新的数据。

Rx N部曲

Rx 的使用步骤

被观察者 （Observable） 通过 订阅（Subscribe） 按顺序发送事件 给观察者 （Observer）

观察者（Observer） 按顺序接收事件 & 作出对应的响应动作。

1. 初始化 Observable
2. 初始化 Observer
3. 建立订阅关系
4. 取消订阅

// 初始化 Observable
Observable observable = Observable.create(observer -> {
            observer.onNext(1);
            observer.onNext(2);
            observer.onNext(3);
            observer.onComplete();
                    observer.onError
        });

Observer observer = new Observer() { // 初始化 Observer
         public void onNext(Integer integer) {
            // 收到消息
         }

         public void onError(Error e) {
            // 发生错误
         }

         public void onComplete() {
           // 完成订阅
         }
        }

// 建立订阅关系
observable.subscribe(observer);

// 简化
 Observable
                .create(new ObservableOnSubscribe() {
                    @Override
                    public void subscribe(ObservableEmitter emitter) throws Exception {
                        emitter.onNext(1);
                        emitter.onComplete();
                    }
                })
                .subscribe(new Observer() {
                    @Override
                    public void onSubscribe(Disposable d) {
                    }

                    @Override
                    public void onNext(String s) {
                        System.out.println(s);
                    }

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

                    @Override
                    public void onComplete() {
                        System.out.println("接受完成");
                    }
                });

// 再次使用强大的 Rx 操作符进行再次简化
Observable.just(1)
                .subscribe(new Consumer() {
                    @Override
                    public void accept(@NonNull String s) throws Exception {
                        System.out.println(s);
                    }
                });

?>
// 其实还可以更简单
Observable.just(1)
            .subScribe(System.out::println)
  
  

onNext：用来发送数据，可多次调用，每调用一次发送一条数据
onError：用来发送异常通知，只发送一次，若多次调用只发送第一条
onComplete：用来发送完成通知，只发送一次，若多次调用只发送第一条

Consumer

Consumer 可以看做是对观察者Observer功能单一化之后的产物, 其函数accept只接收可观察对象发射的数据，不接收异常信息或完成信息。

如果想接收异常或完成信息需要使用

 Observable.just("Hello World")
                .subscribe(new Consumer() {
                    @Override
                    public void accept(@NonNull String s) throws Exception {
                        System.out.println(s);
                    }
                }, new Consumer() {
                    @Override
                    public void accept(@NonNull Throwable throwable) throws Exception {
                        throwable.printStackTrace();
                    }
                }, new Action() {
                    @Override
                    public void run() throws Exception {
                        System.out.println("接收完成");
                    }
                });

第二个参数Consumer规定泛型通过函数accept接收异常信息。
第三个参数Action也是对观察者Observer功能单一化之后的产物--行动，通过函数run接收完成信息，作出响应行动。

Disposable

public void onSubscribe(Disposable d) {
}

在观察者 Observer 与可观察对象Observable ，建立订阅关系后，回调这个方法，并且传过来一个 Disposable 类型的参数，可通过 Disposable 来控制 Observer 与 Observable 之间的订阅。
无论观察者 Observer 以何种方式订阅可观察对象 Observable，都会生成一个 Disposable。

Operator - 操作符

其实质是函数式编程中的高阶函数，是对响应式编程的各个过程拆分封装后的产物。以便于我们操作数据流。

常用操作符分类

创建：创建一个可观察对象 Observable 并发射数据
过滤：从 Observable 发射的数据中取出特定的值
变换：对 Observable 发射的数据执行变换操作
组合：组合多个 Observable ,例如：{1,2,3} + {4,5,6} --> {1,2,3,4,5,6}
聚合：聚合多个 Observable ，例如：{1,2,3} + {4,5,6} --> {[1,4],[2,5],[3,6]}

常用操作符

创建

• create

• just

  just操作符可用来发送单条数据，数字，字符串，数组，对象，集合都可以当做单条数据发送。

  Observable.just("hello world");//发送一个字符串"hello world"
  Observable.just(1,2,3,4);//逐一发送1,2,3,4这四个整数
  

• fromArray

  创建一个Observable，接受一个数组，并将数组中的数据逐一发送

过滤操作

• filter

  filter使用 Predicate 函数接口传入条件值，来判断Observable发射的每一个值是否满足这个条件，如果满足，则继续向下传递，如果不满足，则过滤掉。

• distinct

  过滤掉重复的数据项，过滤规则为：只允许还没有发射过的数据项通过。

变换

• map

  对Observable发射的每一项数据应用一个函数，执行变换操作

• flatMap

  将一个发射数据的 Observable 变换为多个 Observables ，然后将它们发射的数据合并后放进一个单独的 Observable

组合

• merge

使用Merge操作符你可以将多个 Observables 的输出合并，就好像它们是一个单个的 Observable 一样。

Merge可能会让合并的 Observables 发射的数据交错（有一个类似的操作符Concat不会让数据交错，它会按顺序一个接着一个发射多个 Observables 的发射物）。

聚合

• zip

通过一个函数将多个Observables的发射物结合到一起，基于这个函数的结果为每个结合体发射单个数据项。

Schedulers - 调度器

如果你想给 Observable 操作符链添加多线程功能，你可以指定操作符（或者特定的 Observable ）在特定的调度器( Scheduler / 线程 )上执行。

当然在每个语言的实现或者平台下都有属于自己特殊的调度器，比如 Android 的AndroidSchedulers.mainThread()，Swift 上的 MainScheduler等。

subscribeOn

指定一个观察者在哪个调度器上观察这个 Observable

若多次设定，则只有一次起作用。

observeOn

指定 Observable 自身在哪个调度器上执行

若多次设定，每次均起作用。

Rx 常用的场景？

它有什么使用场景？

场景 1：单请求异步处理

在显示场景中 ui线程（主线程）不能做耗时操作，比如网络请求、大文件读取等。

伪代码：

// Api 封装类
public class API {
        // 获取 token 的实现
        Observable token(username, passowrd) {
            // 返回一个 Observable
            return Observable.create({ observer
                    request.get(xxx)
                            .callback({
                                void success(Response response) {
                                  String token = ....// 解析返回值，获得 token
                                  observer.onNext(token)
                    observer.onComplete(token)  
                          }
                    
                              void error(error error) {
                                        observer.onError(error)         
                                }
                        })
                    
            })
        }
}

// 
API.token()
  
  .subscribe{
  
    void onNext()
   
    void onError()
      
    void onComplete()
}

Swift:

enum API {
    /// 通过用户名密码取得一个 token
    static func token(username: String, password: String) -> Observable { ... }
}


RxMoyaProvider()
    .request(.token("song", "123"))
    .subscribe{ event in {
    switch event  {
      case .Next(let response):
        // 获得请求结果
      case .Error(let error):
        // 发生错误
      case .Complete():
            // 完成请求
    }
  }}

Java:

public interface Api {
    
     @GET("getToken")
   Observable token(@Query("username") String username,
                                  @Query("password") String passowrd);
}

retrofit.create(Api.class)
    .token("song", "123")
    .subscribenOn(Schedulers.io()) ///在IO线程进行网络请求
    .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()) //回到主线程去处理请求结果
    .subscribe(new Observer() {
                    @Override
                    public void onSubscribe(Disposable d) {
                            // 开启订阅
                    }

                    @Override
                    public void onNext(ResponseBody responseBody) {
                                                // 获得请求结果
                    }

                    @Override
                    public void onError(Throwable e) {
                                                // 发生错误
                    }

                    @Override
                    public void onComplete() {
                                                // 完成订阅
                    }
                })

场景 2：多异步请求连续调用

比如先通过用户名密码取得 Token， 然后通过 Token 取得用户信息。

传统方式实现：

/// 用回调的方式封装接口
enum API {
    /// 通过用户名密码取得一个 token
    static func token(username: String, password: String,
        success: (String) -> Void,
        failure: (Error) -> Void) { ... }

    /// 通过 token 取得用户信息
    static func userinfo(token: String,
        success: (UserInfo) -> Void,
        failure: (Error) -> Void) { ... }
}

/// 通过用户名和密码获取用户信息
API.token(username: "123", password: "123",
    success: { token in
        API.userInfo(token: token,
            success: { userInfo in
                print("获取用户信息成功: \(userInfo)")
            },
            failure: { error in
                print("获取用户信息失败: \(error)")
        })
    },
    failure: { error in
        print("获取用户信息失败: \(error)")
})

Rx 实现：

/// 用 Rx 封装接口
enum API {
    /// 通过用户名密码取得一个 token
    static func token(username: String, password: String) -> Observable { ... }
    /// 通过 token 取得用户信息
    static func userInfo(token: String) -> Observable { ... }
}

API.token(username: "song", password: "123")
    .flatMapLatest(API.userInfo) // 将 Observable 的元素转换成其他的 Observable(将当前请求转换为另一请求)
    .subscribe(onNext: { userInfo in
        print("获取用户信息成功: \(userInfo)")
    }, onError: { error in
        print("获取用户信息失败: \(error)")
    })
    .disposed(by: disposeBag)

当然这样可能感觉不到，但是当你当前的业务 需要有关系的连续请求 4 个、5个的时候，你就会发现这样可以避免回调地狱，从而使得代码易读，易维护。

场景 3：多异步请求合并处理

有时候在项目中，我们会碰到组合多个请求的结果后，再更新UI的情况，比如同时取得当前商品信息和评论

Swift

/// 用 Rx 封装接口
enum API {

    /// 取得老师的详细信息
    static func info(id: Int) -> Observable { ... }

    /// 取得老师的评论
    static func comments(id: Int) -> Observable<[Comment]> { ... }
}


Observable.zip(
      API.info(id: 1),
      API.comments(id: 1)
    ).subscribe(onNext: { (teacher, comments) in
        print("获得当前商品信息: \(teacher)")
        print("获得当前商品评论: \(comments.count) 条")
    }, onError: { error in
        print("获取商品信息或评论失败: \(error)")
    })
    .disposed(by: disposeBag)

java:

MyService myService = retrofit.create(MyService.class);
Observable getInfo = myService.getInfo();
Observable getComments = myService.getComments();
Observable.zip(getInfo,getComments)
            .subscribeOn(Schedulers.io())
            .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
            .subscribe(this::updateUI, this::showError);

题外话

Swift: Combine (官方)

Combine 可以使代码更加简洁、易于维护，也免除了饱受诟病的嵌套闭包和回调地狱。Combine 是 Reactive Programming 在 Swift 中的一个实现，更确切的说是对 ReactiveX (Reactive Extensions, 简称 Rx) 的实现，而这个实现正是基于观察者模式的。

https://icodesign.me/posts/swift-combine/

Kotlin: 协程（线程切换框架）
https://space.bilibili.com/27559447?from=search&seid=9369351450622626138

https://juejin.im/post/5a0ab91451882533d0229556

参考文档：

ReactiveX/RxJava: https://mcxiaoke.gitbooks.io/rxdocs/content/Intro.html
RxSwift: https://beeth0ven.github.io/RxSwift-Chinese-Documentation/