Android异步框架RxJava 1.x系列(三) - 线程调度器Scheduler

前言

RxJava 事件的发出和消费都在同一个线程，基于同步的观察者模式。观察者模式的核心是后台处理，前台回调的异步机制。要实现异步，须要引入 RxJava 的另外一个概念 - 线程调度器 Scheduler。

正文

在不指定线程的状况下，RxJava 遵循的是线程不变的原则。即在哪一个线程调用 subscribe() 方法，就在哪一个线程生产事件；在哪一个线程生产事件，就在哪一个线程消费事件。若是须要切换线程，就须要用到线程调度器 Scheduler。

1. 几种Scheduler介绍

在 RxJava 中，Scheduler - 调度器，至关于线程控制器，RxJava 经过它来指定每一段代码应该运行在什么样的线程。RxJava 已经内置了几个 Scheduler ，它们已经适合大多数的使用场景：

• Schedulers.immediate()

直接在当前线程运行，至关于不指定线程。这是默认的 Scheduler。

• Schedulers.newThread()

老是启用新线程，并在新线程执行操做。

• Schedulers.io()

I/O 操做（读写文件、读写数据库、网络信息交互等）所使用的 Scheduler。行为模式和 newThread() 差很少，区别在于 io() 内部采用的是一个无数量上限的线程池，能够重用空闲的线程。所以多数状况下 io() 比 newThread() 更有效率。

注意：不要把计算任务放在 io() 中，能够避免建立没必要要的线程。

• Schedulers.computation()

计算任务所使用的 Scheduler。这个计算指的是 CPU 密集型计算，即不会被 I/O 等操做限制性能的操做，例如图形的计算。这个 Scheduler 使用的固定的线程池，大小为 CPU 核数。

注意：不要把 I/O 操做放在 computation() 中，不然 I/O 操做的等待时间会浪费 CPU。

• AndroidSchedulers.mainThread()

Android 还有一个专用的 AndroidSchedulers.mainThread()，它指定的操做将在 Android 主线程运行。

2. Scheduler的线程切换

2.1. 单次线程切换

有了这几个 Scheduler，就可使用 subscribeOn() 和 observeOn() 两个方法来对线程进行控制了。

• subscribeOn(): 指定 subscribe() 所发生的线程，即 Observable.OnSubscribe 被激活时所处的线程，或者叫作事件产生的线程。

• observeOn(): 指定 Subscriber 所运行在的线程，或者叫作事件消费的线程。

直接看代码：

Observable.just(1, 2, 3, 4)
    .subscribeOn(Schedulers.io()) // 指定 subscribe() 发生在 IO 线程
    .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()) // 指定 Subscriber 的回调发生在主线程
    .subscribe(new Action1<Integer>() {
        @Override
        public void call(Integer number) {
            Log.d(tag, "number:" + number);
        }
    });
复制代码

上面这段代码中，因为 subscribeOn(Schedulers.io()) 的指定，被建立的事件的内容 1、2、3、4 将会在 IO 线程发出；因为 observeOn(AndroidScheculers.mainThread()) 的指定，所以 subscriber 数字的打印将发生在主线程。

事实上，这种使用方式很是常见，它适用于多数的 『后台线程取数据，主线程显示』的程序策略。

如下是一个完整的例子：

int drawableRes = ...;
ImageView imageView = ...;
Observable.create(new OnSubscribe<Drawable>() {
    @Override
    public void call(Subscriber<? super Drawable> subscriber) {
        Drawable drawable = getTheme().getDrawable(drawableRes));
        subscriber.onNext(drawable);
        subscriber.onCompleted();
    }
})
// 指定事件发出，即图片读取发生在 IO 线程
.subscribeOn(Schedulers.io())
// 指定事件消费 - 回调，即页面图片渲染发生在主线程
.observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
.subscribe(new Observer<Drawable>() {
    @Override
    public void onNext(Drawable drawable) {
        imageView.setImageDrawable(drawable);
    }

    @Override
    public void onCompleted() {
    }

    @Override
    public void onError(Throwable e) {
        Toast.makeText(activity, "Error!", Toast.LENGTH_SHORT).show();
    }
});
复制代码

这样的好处是，加载图片的过程发生在 IO 线程，而设置图片则发生在了主线程。这就意味着，即便加载图片耗费了几十甚至几百毫秒的时间，也不会形成界面上的丝毫卡顿。

2.2. 屡次线程切换

上面介绍到能够利用 subscribeOn() 结合 observeOn() 来实现线程控制，让事件的产生和消费发生在不一样的线程。在了解了 map() 和 flatMap() 等变换方法后，一个问题就产生了 - 能不能多切换几回线程？

由于 observeOn() 指定的是 Subscriber 的线程，而这个 Subscriber 并非 subscribe() 参数中的 Subscriber ，而是 observeOn() 执行时，当前 Observable 所对应的 Subscriber，即它的直接下级 Subscriber。

也就是说，observeOn() 指定的是它以后的操做所在的线程。所以若是有屡次切换线程的需求，只要在每一个想要切换线程的位置调用一次 observeOn() 便可。

直接查看示例代码：

Observable.just(1, 2, 3, 4) 
    // 事件发出的 IO 线程，由 subscribeOn() 指定
    .subscribeOn(Schedulers.io())
    // 新线程，由 observeOn() 指定
    .observeOn(Schedulers.newThread())
    .map(mapOperator) 
    // IO 线程，由 observeOn() 指定
    .observeOn(Schedulers.io())
    .map(mapOperator2) 
    // Android 主线程，由 observeOn() 指定
    .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread)
    .subscribe(subscriber);
复制代码

上面的代码，经过 observeOn() 的屡次调用，程序实现了线程的屡次切换。不过，不一样于 observeOn()的是，subscribeOn() 的位置放在哪里均可以，但它是只能调用一次的。

3. Scheduler的实现原理

其实，subscribeOn() 和 observeOn() 的内部实现，也是用的 lift() (见上文)，具体看图（不一样颜色的箭头表示不一样的线程）：

• subscribeOn()的原理图

从图中能够看出，subscribeOn() 进行了线程切换的工做（图中的 schedule... 的位置）。

subscribeOn() 的线程切换发生在 OnSubscribe 中，即在它通知上一级 OnSubscribe 时，这时事件尚未开始发送，所以 subscribeOn() 的线程控制只能在事件发出的开端形成影响，即只容许一次线程切换。

• observeOn()的原理图

从图中能够看出，和 observeOn() 进行了线程切换的工做（图中的 schedule... 的位置）。

observeOn() 的线程切换则发生在它内建的 Subscriber 中，即发生在它即将给下一级 Subscriber 发送事件时，所以 observeOn() 控制的是它后面的线程，容许屡次线程切换。

• 混合切换原理图

最后用一张图来解释当多个 subscribeOn() 和 observeOn() 混合使用时，线程调度是怎么发生的：

图中共有 5 处对事件的操做，由图中能够看出:

1. ① 和 ② 两处受第一个 subscribeOn() 影响，运行在红色线程；

2. ③ 和 ④ 处受第一个 observeOn() 的影响，运行在绿色线程；

3. ⑤ 处受第二个 onserveOn() 影响，运行在紫色线程；

4. 而第二个 subscribeOn() ，因为在通知过程中线程就被第一个 subscribeOn() 截断，所以对整个流程并无任何影响。

注意：当使用了多个 subscribeOn() 的时候，只有第一个 subscribeOn() 起做用。

4. 延伸拓展

虽然超过一个的 subscribeOn() 对事件处理的流程没有影响，但在流程以前倒是有用的。在前面的文章介绍 Subscriber 的时候，提到过 Subscriber 的 onStart() 能够用做流程开始前的初始化处理。

因为 onStart() 在 subscribe() 发生时就被调用了，所以不能指定线程，而是只能执行在 subscribe() 被调用时的线程。这就致使若是 onStart() 中含有对线程有要求的代码（例如：在界面上显示一个 ProgressBar，这必须在主线程执行），将会有线程非法的风险，由于没法预测 subscribe() 会在什么线程执行。

与 Subscriber.onStart() 相对应的，有一个方法 Observable.doOnSubscribe()。它和 Subscriber.onStart() 一样是在 subscribe() 调用后并且在事件发送前执行，但区别在于它能够指定线程。默认状况下，doOnSubscribe() 执行在 subscribe() 发生的线程；而若是在 doOnSubscribe() 以后有 subscribeOn() 的话，它将执行在离它最近的 subscribeOn() 所指定的线程。

示例代码以下：

Observable.create(onSubscribe)
    .subscribeOn(Schedulers.io())
    .doOnSubscribe(new Action0() {
        @Override
        public void call() {
            // 须要在主线程执行
            progressBar.setVisibility(View.VISIBLE); 
        }
    })
    .subscribeOn(AndroidSchedulers.mainThread()) 
    // 指定主线程
    .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
    .subscribe(subscriber);
复制代码

上面的代码，在 doOnSubscribe() 的后面跟一个 subscribeOn() ，就能指定特定工做的线程了！

小结

RxJava 的提供的各类事件及事件转换模型，以及基于转换的线程调度器，结合观察者模式，使得 RxJava 在异步编程体验、灵活性和运行效率上领先于其余的开源框架！

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