从观察者模式出发，聊聊RxJava

时间  2021-08-12
标签 java git github 编程 安全 bash markdown app 异步 async 栏目 Java 繁體版
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前言

RxJava 是什么

RxJava – Reactive Extensions for the JVM – a library for composing asynchronous and event-based programs using observable sequences for the Java VM.java

以上是RxJava在Github上的介绍，大概意思是，针对于JVM(Java虚拟机）的响应式扩展实现，一个在Java VM上使用可观察的序列来组合实现异步的、基于事件编程的库。git

RxJava如今你们用的都应该已经很溜了，用法这里就再也不多说了。咱们都知道RxJava是对观察者模式的扩展，下面就从观察者模式的实现机制出发，了解一下RxJava2的实现逻辑。只有真正了解了RxJava 的实现原理，咱们才能在遇到问题的时候，更快速更准确的定位的到问题。github

这次源码分析基于 RxJava Release 2.1.7编程

观察者模式

这里简单回顾一下观察者模式的组成及使用方式，经过以前观察者模式一文中的分析，咱们知道观察者模式中有四个重要的角色：安全

  • 抽象主题：定义添加和删除观察者的功能，也就是注册和解除注册的功能
  • 抽象观察者：定义观察者收到主题通知后要作什么事情
  • 具体主题：抽象主题的实现
  • 具体观察者：抽象观察者的实现

当咱们建立好了具体主题和观察者类，就可使用观察者模式了，下面是一个最简单的测试demo。bash

public class TestObservePattern {

    public static void main(String[] args) {
		// 建立主题(被观察者)
        ConcreteSubject concreteSubject = new ConcreteSubject();
		// 建立观察者
        ObserverOne observerOne=new ObserverOne();
        // 为主题添加观察者
        concreteSubject.addObserver(observerOne);        
        //主题通知全部的观察者
        concreteSubject.notifyAllObserver("wake up,wake up");
    }

}
复制代码

以上就是观察者模式的使用方式，很简单是吧。如今就让咱们带着如下几个问题，看看RxJava是如何使用观察者模式的。markdown

用RxJava这么久了，你能够思考一下以下几个问题：app

  1. RxJava 中上面提到的四个重要角色是如何定义的？
  2. RxJava 中具体的主题，具体的观察者是如何实例化的？
  3. RxJava 中观察者和主题是如何实现订阅的？
  4. RxJava 中上游是怎么发送事件的，下游又是怎样接收到的?
  5. RxJava 中对常规的观察者模式作了怎样调整，带来了什么好处？

若是对以上几个问题，你有明确的答案，恭喜你，如下内容你就不用再看了，O(∩_∩)O哈哈~。异步

不少开发者对RxJava的学习多是从上游和下游的角度开始，这里能够认为这样的叙述更偏重RxJava 事件序列的特征。本文从被观察者（主题）和观察者的角度出发，能够说是更偏向于RxJava 观察者模式的特征。这里的主题就是上游，观察者就是下游。不管从哪一个角度出发去理解，源码就那么一份，无所谓对错，只是每一个人的认知角度不一样而已，选择一种本身更容易了解的方式便可。async

好了，若是你看到了这里，说明你对以上几个问题，还有些许疑问，那么咱们就从这几个问题出发，了解一下RxJava的源码实现。

RxJava2 的观察者模式实现

咱们就带着上述几个问题，依次来看看RxJava究竟是怎么一回事儿。为了方便叙述和记忆，咱们首先看一段RxJava2 最最基础的使用方式。

private void basicRxjava2() {
        Observable mObservable = Observable.create(new ObservableOnSubscribe() {
            @Override
            public void subscribe(ObservableEmitter e) throws Exception {
                e.onNext("1");
                e.onNext("2");
                e.onNext("3");
                e.onNext("4");
                e.onComplete();
            }
        });

        Observer mObserver = new Observer() {
            @Override
            public void onSubscribe(Disposable d) {
                Log.e(TAG, "onSubscribe: d=" + d);
                sb.append("\nonSubcribe: d=" + d);
            }

            @Override
            public void onNext(Object s) {
                Log.e(TAG, "onNext: " + s);
                sb.append("\nonNext: " + s);
            }

            @Override
            public void onError(Throwable e) {
                Log.e(TAG, "onError: " + e);
                sb.append("\nonError: " + e.toString());
                logContent.setText(sb.toString());
            }

            @Override
            public void onComplete() {
                Log.e(TAG, "onComplete");
                sb.append("\nonComplete: ");
                logContent.setText(sb.toString());
            }
        };

        mObservable.subscribe(mObserver);
    }
复制代码

上面这段代码，应该很容易理解了，输出结果你们闭着眼睛也能想出来吧。咱们就以这段代码为基础，结合上面提到的问题依次展开对RxJava的分析。

四个重要的角色

首先看看RxJava 中四个重要的角色是如何定义的。

  • 抽象主题

首先能够看看这个Observable类。

public abstract class Observable<T> implements ObservableSource<T> {
……
}
复制代码

他实现了ObservableSource接口，接着看ObservableSource

public interface ObservableSource<T> {

    /** * Subscribes the given Observer to this ObservableSource instance. * @param observer the Observer, not null * @throws NullPointerException if {@code observer} is null */
    void subscribe(@NonNull Observer<? super T> observer);
}
复制代码

这里很明显了，ObservableSource 就是抽象主题（被观察者）的角色。按照以前观察者模式中约定的职责，subscribe 方法就是用来实现订阅观察者（Observer）角色的功能。从这里咱们也能够看出，抽象观察者的角色就是Observer了。

这里，你也许会有疑问，这么简单？抽象主题（上游）不是须要发送事件吗？onNext(),onComplete()以及onError()跑哪儿去了？别着急，咱们后面慢慢看。

  • 具体主题

回过头来继续看Observable，他实现了ObservableSource接口，而且实现了其subscribe方法，可是它并无真正的去完成主题和观察者之间的订阅关系，而是把这个功能，转接给了另外一个抽象方法subscribeActual（具体细节后面分析）。

所以，Observable依旧是一个抽象类，咱们知道抽象类是不能被实例化的，所以从理论上来讲，他好像不能做为具体主题的角色。其实否则，Observable内部提供了create,defer,fromXXX,repeat,just等一系列建立型操做符， 用来建立各类Observable。

public static <T> Observable<T> create(ObservableOnSubscribe<T> source) {
        ObjectHelper.requireNonNull(source, "source is null");
        return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableCreate<T>(source));
    }
复制代码

在RxJava内有不少他的子类。

Observable子类

诚然，你能够认为，这些子类其实才是真正的具体主题。可是，换一个角度，从代理模式的角度出发，咱们能够把Observable当作是一个代理类，客户端你只管调用create 方法，想要什么样的 Observable告诉我一声就能够，不一样Observable之间的差别你不用管，包在我身上，保证给你返回你想要的Observable实例。

同时，Observable另外一个巨大的贡献，就是定义了不少的操做符，咱们平时经常使用的map,flatMap,distinct等，也是在这里定义。而且这些方法都是final类型的，所以他的全部子类都会继承同时也没法改变这些操做符的实现。

所以，Observable 就是具体主题。

  • 抽象观察者

在抽象主题里已经提过了，Observer就是抽象观察者的角色。

public interface Observer<T> {

    void onSubscribe(@NonNull Disposable d);

    void onNext(@NonNull T t);

    void onError(@NonNull Throwable e);

    void onComplete();

}

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很是符合观察者模式中抽象观察者的职责描述，Observer 定义了观察者（下游）收到主题（上游）通知后该作什么事情。这里须要注意的是onSubscribe 也是定义在这里的。

  • 具体的观察者

这个具体的观察者，o(╯□╰)oo(╯□╰)o，就很少说了吧。你们平时使用应该都是直接用new一个Observer的实例。RxJava内部有不少Observer的子类，有兴趣的同窗能够具体了解一下。这里其实能够引伸出一个有意思的问题，一样是抽象类，为何接口能够直接实例化，而用abstract修饰过的类就不能够？

具体的观察者是如何实例化的

咱们看一下这段代码：

Observable mObservable = Observable.create(new ObservableOnSubscribe() {
            @Override
            public void subscribe(ObservableEmitter e) throws Exception {
            }
        });

    public static <T> Observable<T> create(ObservableOnSubscribe<T> source) {
        ObjectHelper.requireNonNull(source, "source is null");
        return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableCreate<T>(source));
    }
	
	
    public static <T> Observable<T> onAssembly(@NonNull Observable<T> source) {
        Function<? super Observable, ? extends Observable> f = onObservableAssembly;
		// 是否有别的其余操做符运算，有的话，在此Observable上执行一遍
        if (f != null) {
            return apply(f, source);
        }
        return source;
    }

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RxJava的代码里，不少时候会有ObjectHelper.requireNonNull这种空检查的地方，一概都是为了最大程度的防止NPE的出现，后面出现就再也不赘述了.

咱们使用create操做符建立Observable的过程当中，看似经历了不少方法，在不考虑任何其余操做符的前提下，整个过程简化一下的话就这么一句代码

Observable mObservable=new ObservableCreate(new ObservableOnSubscribe())
复制代码

从以前的分析，咱们也看到了ObservableCreate 就是Observeable抽象类的一个子类。咱们简单看一下他的实现。

public final class ObservableCreate<T> extends Observable<T> {
    final ObservableOnSubscribe<T> source;

    public ObservableCreate(ObservableOnSubscribe<T> source) {
        this.source = source;
    }

    @Override
    protected void subscribeActual(Observer<? super T> observer) {
        ……
    }
}

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能够看到，他惟一的构造函数须要一个ObservableOnSubscribe实例，同时他实现subscribeActual方法，说明他真正处理主题和观察者之间实现订阅的逻辑。

看了半天，你可能一直很好奇，这个ObservableOnSubscribe是个什么东西呢？他其实很简单。

/** * A functional interface that has a {@code subscribe()} method that receives * an instance of an {@link ObservableEmitter} instance that allows pushing * events in a cancellation-safe manner. * * @param <T> the value type pushed */
public interface ObservableOnSubscribe<T> {

    /** * Called for each Observer that subscribes. * @param e the safe emitter instance, never null * @throws Exception on error */
    void subscribe(@NonNull ObservableEmitter<T> e) throws Exception;
}
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ε=(´ο｀*)))唉，怎么又一个subscribe，这又是啥？不要慌，看注释。意思是说，这里的subscribe 接收到一个ObservableEmitter实例后，就会容许他以一种能够安全取消（也就是必定能取消）的形式发送事件。

就是说会有某个对象，给他一个ObservableEmitte的实例，没给他以前他是不会主动发送事件的，会一直憋着。，到这里，你是否是想到了什么，咱们知道在RxJava 中只有观察者（下游）订阅(subscribe)了主题（上游），主题才会发送事件。这就是和普通的观察者模式有区别的地方之一。

好了，最后再来看看这个神秘的ObservableEmitter是个什么鬼？

public interface ObservableEmitter<T> extends Emitter<T> {

    void setDisposable(@Nullable Disposable d);


    void setCancellable(@Nullable Cancellable c);


    boolean isDisposed();

    ObservableEmitter<T> serialize();

      /** * Attempts to emit the specified {@code Throwable} error if the downstream * hasn't cancelled the sequence or is otherwise terminated, returning false * if the emission is not allowed to happen due to lifecycle restrictions. * <p> * Unlike {@link #onError(Throwable)}, the {@code RxJavaPlugins.onError} is not called * if the error could not be delivered. * @param t the throwable error to signal if possible * @return true if successful, false if the downstream is not able to accept further * events * @since 2.1.1 - experimental */
    boolean tryOnError(@NonNull Throwable t);
}
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这里能够关注一下tryOnError这个方法，能够看到他会把某些类型的error传递到下游。

o(╥﹏╥)o，又是一个接口，并且还继承了另外一个接口，什么状况？继续看

public interface Emitter<T> {

    void onNext(@NonNull T value);

  
    void onError(@NonNull Throwable error);

   
    void onComplete();
}
复制代码

惊不惊喜，意不意外？ 哈哈，终于找到你了，熟悉的onNext，onError,onComplete.原来在这里。

这里有个问题能够思考一下，在抽象观察者中，定义了四个处理事件的方法，这里只有三个，按照对应关系来讲彷佛缺了一个onSubscribe，这又是怎么回事呢？后面会有分析，能够本身先想一想

这两个接口的含义很明显了，总结一下：

  • Emitter 定义了能够发送的事件的三种机制
  • ObservableEmitter 在Emitter 作了扩展，添加了Disposable相关的方法，能够用来取消事件的发送。

好了，绕了一大圈，就为了一行代码：

Observable mObservable=new ObservableCreate(new ObservableOnSubscribe())
复制代码

总结一下具体主题（上游）的到底干了啥：

  • 建立了一个ObservableCreate 的实例对象
  • ObservableCreate 内持有ObservableOnSubscribe 对象的引用
  • ObservableOnSubscribe 是一个接口，内部有一个subscribe方法，调用他以后，会用其ObservableEmitter实例开始发送事件。
  • ObservableEmitter 继承自Emitte。

如何实现订阅、发送事件和接收事件

为了方便叙述，把问题3和4连在一块儿说了。

经过上面的叙述，如今具体主题和具体的观察者都建立好了，接下来就是实现两者的订阅关系。

mObservable.subscribe(mObserver);
复制代码

这里须要明确的一点是，是观察者（下游）订阅了主题（上游），虽然从代码上看好像了前者订阅了后者，不要搞混了。

咱们看Observable的subscribe() 方法：

public final void subscribe(Observer<? super T> observer) {
        ObjectHelper.requireNonNull(observer, "observer is null");
        try {
            observer = RxJavaPlugins.onSubscribe(this, observer);

            ObjectHelper.requireNonNull(observer, "Plugin returned null Observer");

            subscribeActual(observer);
        } catch (NullPointerException e) { // NOPMD
            throw e;
        } catch (Throwable e) {
         ……
        }
    }
复制代码

这个前面已经提到过了，Observable并无真正的去实现subscribe,而是把他转接给了subscribeActual()方法。

前面已经说过，Observable的实例是一个ObservableCreate对象，那么咱们就到这个类里去看看subscribeActual()的实现。

// 为了方便，顺便再看一眼构造函数
    public ObservableCreate(ObservableOnSubscribe<T> source) {
        this.source = source;
    }
    @Override
    protected void subscribeActual(Observer<? super T> observer) {
        CreateEmitter<T> parent = new CreateEmitter<T>(observer);
        observer.onSubscribe(parent);

        try {
            source.subscribe(parent);
        } catch (Throwable ex) {
            Exceptions.throwIfFatal(ex);
            parent.onError(ex);
        }
    }
复制代码

CreateEmitter 实现了以前提到的ObservableEmitter接口。这里有一句关键的代码：

observer.onSubscribe(parent);
复制代码

以前在看到Emitter的定义时，咱们说缺乏了onSubscribe方法，到这里就明白了。onSubscribe并非由主题（上游）主动发送的事件，而是有观察者（下游）本身调用的一个事件，只是为了方便获取Emitter的实例对象，准确的说应该是Disposable的实例对象，这样下游就能够控制上游了。

接下来就更简单了，source 是ObservableOnSubscribe，按照以前的逻辑，调用其subscribe方法，给他一个ObservableEmitter对象实例，ObservableEmitter就会开始发送事件序列。这样，一旦开始订阅了，主题（上游）就开始发送事件了。也就是咱们熟悉的onNext,onComplete,onError 方法真正的开始执行了。

接着看看CreateEmitter的实现。

public final class ObservableCreate<T> extends Observable<T> {
    final ObservableOnSubscribe<T> source;

    public ObservableCreate(ObservableOnSubscribe<T> source) {
        this.source = source;
    }

    @Override
    protected void subscribeActual(Observer<? super T> observer) {
        CreateEmitter<T> parent = new CreateEmitter<T>(observer);
        observer.onSubscribe(parent);
        ……
    }

    static final class CreateEmitter<T> extends AtomicReference<Disposable> implements ObservableEmitter<T>, Disposable {


        private static final long serialVersionUID = -3434801548987643227L;

        final Observer<? super T> observer;

        CreateEmitter(Observer<? super T> observer) {
            this.observer = observer;
        }

        @Override
        public void onNext(T t) {
            if (t == null) {
                onError(new NullPointerException("onNext called with null. Null values are generally not allowed in 2.x operators and sources."));
                return;
            }
            if (!isDisposed()) {
                observer.onNext(t);
            }
        }

        @Override
        public void onError(Throwable t) {
            if (!tryOnError(t)) {
                RxJavaPlugins.onError(t);
            }
        }

        @Override
        public boolean tryOnError(Throwable t) {
            if (t == null) {
                t = new NullPointerException("onError called with null. Null values are generally not allowed in 2.x operators and sources.");
            }
            if (!isDisposed()) {
                try {
                    observer.onError(t);
                } finally {
                    dispose();
                }
                return true;
            }
            return false;
        }

        @Override
        public void onComplete() {
            if (!isDisposed()) {
                try {
                    observer.onComplete();
                } finally {
                    dispose();
                }
            }
        }

        @Override
        public void setDisposable(Disposable d) {
            DisposableHelper.set(this, d);
        }

        @Override
        public void setCancellable(Cancellable c) {
            setDisposable(new CancellableDisposable(c));
        }

        @Override
        public ObservableEmitter<T> serialize() {
            return new SerializedEmitter<T>(this);
        }

        @Override
        public void dispose() {
            DisposableHelper.dispose(this);
        }

        @Override
        public boolean isDisposed() {
            return DisposableHelper.isDisposed(get());
        }
    }
}
复制代码
  • 他的构造函数，须要一个观察者的实例；
  • 他实现了ObservableEmitter接口，并依次实现他的三个方法；
    • 在每一次的onNext事件中，他再也不接受参数为null的类型，在事件序列没有中断的状况下会把主题（上游）发送的事件T原封不动的传递给观察者(下游）。
    • onComplete事件发生时，他也会通知下游，若是发生异常，则中断事件序列
    • onError 事件发生时，并无直接传递到下游，而是在其内部处理
    • tryOnError 事件发生时，才会把某些特定类型的错误传递到下游。
  • 他实现了Disposable接口，下游根据获取到的Emitter的实例对象，能够方便的获取事件序列的信息，甚至是能够主动关闭事件序列，及断开观察者模式中主题和观察者间的订阅关系。

RxJava 中对常规的观察者模式作了怎样调整，带来了什么好处？

最后再来简单说一下，RxJava中对常规的观察者模式作了怎样的调整，有什么值得借鉴的地方。大部分优势在上面已经说起了，这里就来总结一下。

  • 观察者订阅主题后，主题才会开始发送事件
  • RxJava中Observer经过onSubscribe获取了发送事件中的Disposable对象，这样他就能够主动的获取订阅关系中两者的状态，甚至是控制或者是中断事件序列的发送。在常规的观察者模式中，主题有权利添加订阅者，但也能是由他移除特定的订阅者，由于只有他持有全部订阅者的集合
  • 抽象主题（上游）并无直接控制onNext，onComplete,onError事件的发送，而是只关注Emitter 实例的发送，ObservableOnSubscribe接口监听ObservableEmitter对象的发送，一旦接受到此对象就会经过他开始发送具体的事件，这里能够有点观察者模式嵌套的意味。

好了，以上就是从观察者模式的角度出发，对RxJava的一次解读，有什么疏漏或理解错误的地方，欢迎读者指出，共同进步！

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