图解RxJava（二）

概述

在 RxJava 中可以通过 subscribeOn/observeOn 很方便地完成上下游指定线程的切换，日常开发除了一些常用的Rx 操作符外，这两个方法也是打交道最多的。最初学习 RxJava 的时候总是死记硬背：subscribeOn 用于指定上游线程，observeOn 用于指定下游线程，多次用 subscribeOn 指定上游线程只有第一次有效，多次用 observeOn 指定下次线程，每次都有效…很久不用之后，总是把这两个方法搞混，那么这两个方法内部是怎么实现的呢？本篇先分析subscribeOn 方法。

例子

先回顾上篇文章的流程，饭店(Observable)开张前提要有厨师(ObservableOnSubscribe)，接着改名叫沙县小吃(ObservableCreate)，饭店接客(Observable.subscribe(observer))，创建服务员(CreateEmitter)把顾客和厨师关联起来，之后厨师每做一道菜都通过服务员端给顾客，整个流程如下：

](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/7125608-e0656a14ab601797.gif?imageMogr2/auto-orient/strip)](http://7xjvg5.com1.z0.glb.clouddn.com/rxjava2_01.gif)

我们都知道 Andriod 有主线程，在未指定线程切换操作的情况下，上图的流程是跑在主线程中，另外主线程中往往还存在其他任务需要执行，所以结合线程来看应该是这样的

image

上图给人一种感觉，好像厨师的菜是「秒做」出来的，然而我们都知道现实生活中厨师做菜是需要时间的，在安卓中，主线程执行耗时操作会阻塞后续的任务，还有可能引起 ANR，所以厨师做菜的操作不能放在主线程中。下面让上游睡5秒模拟耗时操作

上游：


final Observable source = Observable.create(new ObservableOnSubscribe() {
        @Override

        public void subscribe(ObservableEmitter e) throws Exception {

            Thread.sleep(5000);

            Log.e(TAG, "服务员从厨师那取得 扁食" + " 线程名： "+Thread.currentThread().getName());

            e.onNext("扁食");

            Log.e(TAG, "服务员从厨师那取得 拌面" + " 线程名： " + Thread.currentThread().getName());

            e.onNext("拌面");

            Log.e(TAG, "服务员从厨师那取得 蒸饺" + " 线程名： " + Thread.currentThread().getName());

            e.onNext("蒸饺");

            Log.e(TAG, "厨师告知服务员菜上好了" + " 线程名： " + Thread.currentThread().getName());

            e.onComplete();

        }

    });

下游：


Observer observer = new Observer() {
        @Override

        public void onSubscribe(Disposable d) {

            Log.d(TAG, "来个沙县套餐！！！" + " 线程名： " + Thread.currentThread().getName());

        }

        @Override

        public void onNext(String s) {

            Log.d(TAG, "服务员端给顾客  " + s + " 线程名： " + Thread.currentThread().getName());

        }

        @Override

        public void onError(Throwable e) {

        }

        @Override

        public void onComplete() {

            Log.d(TAG, "服务员告诉顾客菜上好了" + " 线程名： " + Thread.currentThread().getName());

        }

    };

建立联系，以及执行其他任务(这里只是打了个 log )


source.subscribe(observer);
Log.d(TAG, "其他任务执行");

打印如下：

image

可以看到，由于上游耗时，导致主线程中「其他任务」被阻塞了，因此需要新建一个子线程来处理上游的耗时任务，使用 RxJava 的 subscribeOn 就能轻松实现，修改代码：


source.subscribeOn(Schedulers.newThread())
            .subscribe(observer);

Log.e(TAG, "其他任务执行");

打印如下：

image

此时「其他任务」不会被阻塞。从上面的 log 可以看到，创建了 RxNewThreadScheduler-1 的子线程来执行上游的耗时任务，并且此时下游除 onSubscribe 外，所有方法都执行在子线程中，它是怎么做到的？(通常情况下游会调用 observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()) 来更新UI，下篇分析)。

源码分析


source.subscribeOn(Schedulers.newThread())
            .subscribe(observer);

上面的代码简短优雅，其实做了很多事情。基于上篇的分析，在执行完 Observable.create 和 new Observer 后此时主线程应该是下面的样子

image

Schedulers.newThread()

Scheduler 翻译为调度器，RxJava2 中 Scheduler 的一些常用子类如下：


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();

}

Schedulers.newThread() 会初始化 NewThreadScheduler ；


public final class NewThreadScheduler extends Scheduler {
final ThreadFactory threadFactory;

//看着很眼熟，原来我们上游的线程名称的一部分就是这么起的"RxNewThreadScheduler-1"

private static final String THREAD_NAME_PREFIX = "RxNewThreadScheduler";

//线程工厂

private static final RxThreadFactory THREAD_FACTORY;

/** The name of the system property for setting the thread priority for this Scheduler. */

//用来设置线程优先级的key

private static final String KEY_NEWTHREAD_PRIORITY = "rx2.newthread-priority";

//静态代码块

static {

    //确定线程的优先级，这里初始化为5 NORM_PRIORITY

    int priority = Math.max(Thread.MIN_PRIORITY, Math.min(Thread.MAX_PRIORITY,

            Integer.getInteger(KEY_NEWTHREAD_PRIORITY, Thread.NORM_PRIORITY)));

    //初始化线程工厂，传入线程名称和优先级

    THREAD_FACTORY = new RxThreadFactory(THREAD_NAME_PREFIX, priority);

}

//赋值

public NewThreadScheduler() {

    this(THREAD_FACTORY);

}

//赋值

public NewThreadScheduler(ThreadFactory threadFactory) {

    this.threadFactory = threadFactory;

}

@NonNull

@Override

//这个方法很重要，很重要，很重要！！！后面会用到

public Worker createWorker() {

    return new NewThreadWorker(threadFactory);

}

}

上面的注释已经解释得很清楚了，在初始化 NewThreadScheduler 的时候会创建 RxThreadFactory，并指明了该线程工厂之后生产线程的名称和默认优先级；RxThreadFactory 是 ThreadFactory 的子类，也没多少代码


public RxThreadFactory(String prefix, int priority) {
this(prefix, priority, false);

}
public RxThreadFactory(String prefix, int priority, boolean nonBlocking) {
this.prefix = prefix;

this.priority = priority;

this.nonBlocking = nonBlocking;

}
@Override
//生产新线程的方法！！！
public Thread newThread(Runnable r) {
StringBuilder nameBuilder = new StringBuilder(prefix).append('-').append(incrementAndGet());

String name = nameBuilder.toString();

Thread t = nonBlocking ? new RxCustomThread(r, name) : new Thread(r, name);

t.setPriority(priority);

t.setDaemon(true);

return t;

}

RxThreadFactory 中的 newThread 方法用来生产新线程。Schedulers.newThread() 到此就完成了它的工作，总结下来就是：

1.创建线程调度器 NewThreadScheduler；

2.创建线程工厂 RxThreadFactory ；

到目前为止这些操作都是在主线程中执行的，子线程还未被创建。

image

subscribeOn(Scheduler scheduler)


public final Observable subscribeOn(Scheduler scheduler) {
ObjectHelper.requireNonNull(scheduler, "scheduler is null");

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

}

该方法返回 Observable ，创建了 ObservableSubscribeOn ，名字起得又很容易让人头晕…这里就不画关系图了，只关心它的属性即可，它是 Observable(饭店) 的子类，结合我们举的例子，就给它起名黄焖鸡饭店；this 就是上面传过来的沙县小吃(ObservableCreate) ；初始化如下：


public final class ObservableSubscribeOn extends AbstractObservableWithUpstream {
final Scheduler scheduler;

public ObservableSubscribeOn(ObservableSource source, Scheduler scheduler) {

    super(source);

    this.scheduler = scheduler;

}

//省略其他代码

}

目前为止这些操作都是在主线程中执行，子线程还未创建

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subscribe(Observer observer)

通过上篇学习可知，subscribe(observer) 内部会调用 subscribeActual(observer) ，该方法是个抽象方法，具体实现在 Observable(饭店) 的子类，现在是 ObservableSubscribeOn(黄焖鸡饭店)。


public void subscribeActual(final Observer s) {
//注释1

final SubscribeOnObserver parent = new SubscribeOnObserver(s);

//注释2

s.onSubscribe(parent);

//注释3

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

}

注释1 又冒出来一个 SubscribeOnObserver，同样只关心它的属性，SubscribeOnObserver 是AtomicReference的子类(保证原子性)，同时实现了 Observer(也是个顾客) 和 Disposable(保证一次性操作) 接口；为了方便理解，假设之前传的顾客叫小明，这里的顾客叫小红，小红会持有小明的引用(actual)，之后一系列的方法实际上会调用到小明的方法。

注释2 执行顾客小明的 onSubscribe 方法，我们发现到目前为止还没有创建过子线程，所以解释了上面 log 下游 onSubscribe 打印线程名为 main。

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注释3 分为下面3步


           步骤③                    步骤②             步骤①

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

步骤① SubscribeTask 是 ObservableSubscribeOn(黄焖鸡饭店) 的内部类，实现了 Runnable 接口


final class SubscribeTask implements Runnable {
private final SubscribeOnObserver parent;

SubscribeTask(SubscribeOnObserver parent) {

    this.parent = parent;

}

@Override

public void run() {

    //这里的 source 就是之前传的 ObservableCreate(沙县小吃)

    source.subscribe(parent);

}

}

如果 run 方法被触发，那么执行顺序是：

Observable.subscribe() —> Observable.subscribeActual() —> ObservableCreate.subscribeActual()，绕了一圈又回到上篇的那个流程。为了方便理解，SubscribeTask 就是黄焖鸡饭店(ObservableSubscribeOn)的「任务」也就是沙县小吃的「做菜」(ObservableCreate.subscribeActual)。所以现在万事具备，只差子线程了。

步骤② Scheduler.scheduleDirect()


/**

Schedules the given task on this scheduler non-delayed execution.
 

This method is safe to be called from multiple threads but there are no
ordering guarantees between tasks.
 
@param run the task to execute
 
@return the Disposable instance that let's one cancel this particular task.
@since 2.0

*/
//这里调度的时候不保证顺序
//第二个参数为0，不延时，直接调度
@NonNull
public Disposable scheduleDirect(@NonNull Runnable run) {
return scheduleDirect(run, 0L, TimeUnit.NANOSECONDS);

}

注意这个方法的注释，该方法调度的时候不保证顺序，所以平时在配合使用 subscribeOn(子线程)/observeOn(主线程) 会出现上下游输出顺序不确定的情况(比如有时候上游生产了3个后才逐个发送给下游，有时上游生产了2个，就开始发送给下游)，这也是多线程的一个特点。当然这里不会出现这个情况，因为从输出来看，此时上下游都在一个子线程里。貌似跑远了…继续分析


public Disposable scheduleDirect(@NonNull Runnable run, long delay, @NonNull TimeUnit unit) {
final Worker w = createWorker();

final Runnable decoratedRun = RxJavaPlugins.onSchedule(run);

DisposeTask task = new DisposeTask(decoratedRun, w);

w.schedule(task, delay, unit);

return task;

}
// Scheduler 中为抽象方法
public abstract Worker createWorker();

前面创建 NewThreadScheduler 的时候说 createWorker() 方法很重要，这里派上用场了：


//NewThreadScheduler.java
public Worker createWorker() {
return new NewThreadWorker(threadFactory);

}
//NewThreadWorker.java
public NewThreadWorker(ThreadFactory threadFactory) {
    //实例化 ScheduledExecutorService 对象 executor 管理线程池

    executor = SchedulerPoolFactory.create(threadFactory);

}

//SchedulerPoolFactory.java
public static ScheduledExecutorService create(ThreadFactory factory) {
//默认线程池大小为1

final ScheduledExecutorService exec = Executors.newScheduledThreadPool(1, factory);

if (exec instanceof ScheduledThreadPoolExecutor) {

    ScheduledThreadPoolExecutor e = (ScheduledThreadPoolExecutor) exec;

    POOLS.put(e, exec);

}

return exec;

}

NewThreadWorker 内部维护一个线程池 ScheduledExecutorService ，主要作用是提供延时调度和周期性调度，默认线程池大小为1，线程池里的线程通过我们传的线程工厂创建。

image

之后把 NewThreadWorker 和步骤①中的任务包装成 DisposeTask，又是一个Runnable


public void run() {
//注意这里会获取当前所在线程

runner = Thread.currentThread();

try {

    //在当前线程中执行

    decoratedRun.run();

} finally {

    //执行完后断开

    dispose();

    runner = null;

}

}

最后会执行 NewThreadWorker.schedule 方法


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

    return EmptyDisposable.INSTANCE;

}

return scheduleActual(action, delayTime, unit, null);

}
public Disposable scheduleDirect(final Runnable run, long delayTime, TimeUnit unit) {
ScheduledDirectTask task = new ScheduledDirectTask(RxJavaPlugins.onSchedule(run));

try {

    Future f;

    //不延时，直接调度

    if (delayTime <= 0L) {

        //此时任务执行在子线程中

        f = executor.submit(task);

    } else {

        f = executor.schedule(task, delayTime, unit);

    }

    task.setFuture(f);

    return task;

} catch (RejectedExecutionException ex) {

    RxJavaPlugins.onError(ex);

    return EmptyDisposable.INSTANCE;

}

}

到这里终于看到任务(ObservableCreate.subscribeActual)执行在子线程中。

步骤③ parent.setDisposable 设置可中断。至此流程如下

image

之后所有的事情都是在子线程中进行的，上篇已经分析过了


protected void subscribeActual(Observer observer) {
//创建服务员，并和顾客联系，这里的顾客是小红

CreateEmitter parent = new CreateEmitter(observer);

//执行顾客小红的的 onSubscribe ，注意这里不会再回调顾客小明的onSubscribe

//因为顾客小红的 onSubscribe 中只是将接收事件的行为设置成一次性，并没有回调小明方法

observer.onSubscribe(parent);

try {

    //厨师做菜，并和服务员联系

    source.subscribe(parent);

} catch (Throwable ex) {

    Exceptions.throwIfFatal(ex);

    parent.onError(ex);

}

}

后续还有：服务员端菜(CreateEmitter.onNext) —> 顾客小红拿到菜(SubscribeOnObserver.onNext) —> 顾客小明拿到菜(Observer.onNext)，模拟如下：

image

多次subscribeOn


source.subscribeOn(Schedulers.newThread())
    .subscribeOn(Schedulers.newThread())

    .subscribe(observer);

上面我先把任务从一个线程切换到另一个线程，但是只有最先指定的有效(可以用 io 线程更容易看出差别)，这是为啥呢？通过上面的分析我们知道，subscribeOn() 每次会返回一个 Observable ，为了方便理解，把先指定返回的Observable 叫黄焖鸡1号店，后指定返回的 Observable 叫黄焖鸡2号店，第一个 subscribeOn() 执行：

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黄焖鸡1号店创建的时候会持有沙县小吃的引用，接着第二个 subscribeOn() 执行：

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黄焖鸡2号店创建的时候会持有黄焖鸡1号店的引用，接着执行 subscribe(observer) 方法，会先调用黄焖鸡2号店的 subscribeActual() 方法：

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接着调用黄焖鸡2号店的 subscribeActual() 方法 :

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可以看到此时黄焖鸡1号店的 Worker 和小红是创建在子线程2的，并在子线程2中把当前线程切到了新的线程，后面的操作就和上面一样了，这就是为啥多次通过 subscribeOn 指定线程，只有最先指定的有效。

最后

多次用 subscribeOn 指定上游线程真的只有第一次有效吗？其实不然，具体可以看Dávid Karnok 的这篇博客，其中涉及到一些 Rx 操作符操作，本篇只是介绍 subscribeOn 的使用和原理，就不引入其他内容，mark 下日后再捡起来看。

感谢

When multiple subscribeOn()s do have effect

SubscribeOn and ObserveOn

图解RxJava（二）

概述

例子

源码分析

Schedulers.newThread()

subscribeOn(Scheduler scheduler)

subscribe(Observer observer)

多次subscribeOn

最后

感谢

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