RxJava 观察绑定和事件发送流程及其中的线程切换分析

时间 2020-04-07

原文原文链接

本文的全部分析都是基于 RxJava2 进行的。如下的 RxJava 指 RxJava2 阅读本文你将会知道：java

RxJava 的观察绑定和事件发送过程
RxJava 观察绑定和事件发送过程当中的线程切换

从 RxJava1.0 到 RxJava2.0，在项目开发中已经使用了很长时间这个库了。链式调用，丝滑的线程切换很香，可是若是没弄清楚其中的奥妙很容易掉进线程调度的坑里。这篇文章咱们就来对 RxJava 的订阅过程、时间发送过程、线程调度进行分析git

订阅和事件流

先说结论github

按着代码书写顺序，事件自上向下发送
订阅从 subscribe() 开始自下向上订阅，这也是整个事件流的起点，当订阅开始整个操做才会生效执行
订阅完成后才会发送事件

图解

为了更便于理解订阅的流转方向,我将Observable调用 subscribe() 订阅描述为了 Observer beSubscribed()网络

源码分析

Observabe 建立过程

此过程对应图中黑色箭头部分，以操做符中的map()操做为例：app

@CheckReturnValue
   @SchedulerSupport(SchedulerSupport.NONE)
   public final <R> Observable<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper) {
       ObjectHelper.requireNonNull(mapper, "mapper is null");
       return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableMap<T, R>(this, mapper));
   }
复制代码

调用map操做符时，RxJavaPliguns 会注册一个新的 ObservableMap 对象，查看其它操做符会发现都有对应的 Observable 对象产生。同时，上游的 Observabe会做为 source 参数传入赋值给这个新的 Observable 的 source属性。层层向下，能够对这个新生成的 Observable又能够继续使用操做符。ide

订阅过程：

当调用最后一个 Observable 的 subscribe（） 方法时，即开始订阅过程。此过程对应图中红色箭头部分源码分析

@SchedulerSupport(SchedulerSupport.NONE)
   @Override
   public final void subscribe(Observer<? super T> observer) {
       ObjectHelper.requireNonNull(observer, "observer is null");
       try {
           observer = RxJavaPlugins.onSubscribe(this, observer);

           ObjectHelper.requireNonNull(observer, "The RxJavaPlugins.onSubscribe hook returned a null Observer. Please change the handler provided to RxJavaPlugins.setOnObservableSubscribe for invalid null returns. Further reading: https://github.com/ReactiveX/RxJava/wiki/Plugins");

           subscribeActual(observer);
       } catch (NullPointerException e) { // NOPMD
           throw e;
       } catch (Throwable e) {
           Exceptions.throwIfFatal(e);
           // can't call onError because no way to know if a Disposable has been set or not
           // can't call onSubscribe because the call might have set a Subscription already
           RxJavaPlugins.onError(e);

           NullPointerException npe = new NullPointerException("Actually not, but can't throw other exceptions due to RS");
           npe.initCause(e);
           throw npe;
       }
   }
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在调用subscribe(Observer) 时实际上会去调用各个 Observable实现子类中的 subscribeActual() 方法:ui

@Override
   public void subscribeActual(Observer<? super U> t) {
       source.subscribe(new MapObserver<T, U>(t, function));
   }
复制代码

而在这个subscribeActual() 方法也很简单，调用了 source 去订阅一个新生成的 Observer 对象，同时这个新的MapObserver会将调用subscribe()时传入的 observer,赋值给downstream属性。这样每一级订阅都会将上级的 Observable、本级生成的 Observer、订阅下级传入的Observer联系起来，直到达到 Observable 最初建立的地方整个订阅过程结束。this

事件发送过程：

此过程对应图中绿色箭头部分Observable 事件起点建立有不少中操做符，他们都会建立出最初发送的事件/数据，以 ObservableCreate为例：spa

@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

订阅时会调用source.subscrebe(parent),而这个source 又是从哪儿来的呢？

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

Observable.create(object : ObservableOnSubscribe<String> {
          override fun subscribe(emitter: ObservableEmitter<String>) {
               emitter.onNext("data")
          }

   })
复制代码

从代码中咱们能够看出，这个 source 即为咱们建立时传入的 ObservableOnSubscribe,所以emitter.onNext("data")便是事件发送的起点。咱们再继续看emitter的 onNext() 作了什么：

@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);
            }
        }
复制代码

源码中现实调用了observer.onNext(),而这个observer 则是前面订阅过程当中 source.subscribe(new MapObserver<T, U>(t, function)) 传入的那个 observer，从而将事件发送到了下一级，下一级的 Observer 一样在 onNext() 将事件发送到更下一级，一直到最终咱们 subscribe()时传入的那个Observer 实例完毕。

线程调度

事件订阅发送流程经过上面的文章基本已经可以摸清了，咱们接下来关注另外一个重点 线程调度问题。

调度方式

RxJava 中线程变换经过 subscribeOn()和 observeOn()两个操做来进行。其中 subscribeOn()改变的是订阅线程的执行线程，即事件发生的线程。observeOn()改变的是事件结果观察者回调所在线程，即 onNext()方法所在的线程。

使用 RxJava + Retrofit 进行网络请求时，用 RxJava 管理网络请求过程的线程切换。 subscribeOn()指定的是网络请求的线程， observeOn()指定的是网络请求后事件流的执行线程。

源码分析

前面说过，每次操做符的使用，RxJava 都会生成一个对应的新的 Observable对象。observeOn()与 subscribeOn()也不例外。线程调度的核心逻辑都在 ObservableSubscribeOn 与 ObservableObserveOn两个类中

subscribeOn()过程

@CheckReturnValue
  @SchedulerSupport(SchedulerSupport.CUSTOM)
  public final Observable<T> subscribeOn(Scheduler scheduler) {
      ObjectHelper.requireNonNull(scheduler, "scheduler is null");
       return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableSubscribeOn<T>(this, scheduler));
   }
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调用 subscribeOn() 时会产生一个新的ObservableSubscribeOn并把当前这个Observable 和传入的 Scheduler做为参数传入。前面分析过当最终调用 subscribe()时会引发整个观察链的 Observable 自下而上调用 subscribe()，而这个subscribe()方法中实际为调用抽象类 Observable的各个实现子类的 subscribeActual()方法。

@Override
   public void subscribeActual(final Observer<? super T> observer) {
       final SubscribeOnObserver<T> parent = new SubscribeOnObserver<T>(observer);

       observer.onSubscribe(parent);

       parent.setDisposable(scheduler.scheduleDirect(new SubscribeTask(parent)));
   }
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主要看这句 scheduler.scheduleDirect(new SubscribeTask(parent));,SubscribeTask 前面内容已经分析过，就是调用上级 Observable 来订阅生成的这个 SubscribeOnObserver。

@NonNull
   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;
   }
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scheduleDirect 方法，会使用传入的 scheduler 在指定的线程建立一个 Worker 对象来执行SubscribeTask,从而达到了切换订阅线程的目的。因此多个subscribeOn()叠加时，最终线程仍是会回到最后执行的（代码第一次出现的）subscribeOn() 指定的线程。

observeOn()过程

调用 observeOn(Scheduler) 方法，会调用内部的同名方法生成一个新的 ObservableObserveOn对象，并把当前这个Observable 和传入的 Scheduler做为参数传入。订阅过程与ObservableSubscribeOn不同，会直接在当前线程调用上级Observable订阅本身，，咱们主要看ObservableObserveOn的ObserveOnObserver是如何调度结果数据发送的线程的。

@Override
       public void onNext(T t) {
           if (done) {
               return;
           }

           if (sourceMode != QueueDisposable.ASYNC) {
               queue.offer(t);
           }
           schedule();
       }

       void schedule() {
           if (getAndIncrement() == 0) {
               worker.schedule(this);
           }
       }
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从源码中能够发现，最终会使用 worker 去向下游发送事件。这个 worker就是咱们observeOn() 方法中指定的线程建立的 worker。从而达到切换线程的目的，因为事件又是自上而下的，因此每次切换都能在下游事件中感觉到线程的变化。

日志分析

把subscribeOn()和 observeOn()放一块儿来讲不太容易说明白其中的线程变换，我先看看单独使用其中的一个操做符的时候，致使的线程变化。

仅调用 subscribeOn() 调度线程

Observable.just("Data")
                .map {
                    Log.d("Map 1", Thread.currentThread().name)
                    return@map it
                }
                .subscribeOn(Schedulers.io()) 
                .doOnSubscribe {
                    Log.d("doOnSubscribe 1 ", Thread.currentThread().name)
                }
                .map {
                    Log.d("Map 2 ", Thread.currentThread().name)
                    return@map it
                }
                .subscribeOn(Schedulers.newThread())
                .doOnSubscribe {
                    Log.d("doOnSubscribe 2 ", Thread.currentThread().name)
                }
                .map {
                    Log.d("Map 3 ", Thread.currentThread().name)
                    return@map it
                }
                .subscribe(object : Observer<String> {
                    override fun onComplete() {

                    }

                    override fun onSubscribe(d: Disposable) {
                        Log.d("onSubscribe", Thread.currentThread().name)
                    }

                    override fun onNext(t: String) {
                        Log.d("onNext", Thread.currentThread().name)
                    }

                    override fun onError(e: Throwable) {
                        e.printStackTrace()
                    }

                })
复制代码

执行结果：

从日志能够看出：

一、订阅是自下向上的（onSubscribe -->doOnSubscribe 2 -->doOnsubscribe 1）
二、自下向上看，每次调用 subscribeOn 订阅线程将会发生改变，直到下次调用 subscribeOn
三、事件是自上向下传递的（Map 1 --> Map 2 --> Map 3 --> onNext）,且所在线程为最后一次线程切换后所在的线程 RxCachedThreadScheduler-1

仅调用 subscribeOn() 调度线程

Observable.just("Data")
                .map {
                    Log.d("Map 1", Thread.currentThread().name)
                    return@map it
                }
// .doOnSubscribe {
// Log.d("doOnSubscribe 1 ", Thread.currentThread().name)
// }
// .subscribeOn(Schedulers.io())
                .observeOn(Schedulers.newThread())
                .map {
                    Log.d("Map 2 ", Thread.currentThread().name)
                    return@map it
                }
// .doOnSubscribe {
// Log.d("doOnSubscribe 2 ", Thread.currentThread().name)
// }
// .subscribeOn(Schedulers.newThread())
                .observeOn(Schedulers.newThread())
                .map {
                    Log.d("Map 3 ", Thread.currentThread().name)
                    return@map it
                }
                .subscribe(object : Observer<String> {
                    override fun onComplete() {

                    }

                    override fun onSubscribe(d: Disposable) {
                        Log.d("onSubscribe", Thread.currentThread().name)
                    }

                    override fun onNext(t: String) {
                        Log.d("onNext", Thread.currentThread().name)
                    }

                    override fun onError(e: Throwable) {
                        e.printStackTrace()
                    }

                })
复制代码

执行结果：

从日志能够看出：

一、事件发送是正常的自上向下（Map 1 --> Map 2 --> Map 3 --> onNex）
二、自上向下，每次调用 observeOn 观察结果回调线程都将切换一次（main -->RxNewThreadScheduler-1 -->RxNewThreadScheduler-2）

混合使用调度线程

咱们把上述代码中注释部分都打开，获得的日志以下：

经过上面的三第二天志打印咱们能够看出：

订阅链的日志自下而上打印完毕后，再自上而下打印观察结果。subscribeOn 会切换线程，并非像有的文章所说只有第一次指定线程(即自下而上的最后一次)有效。第一次有效只是咱们的错觉，由于订阅是自下而上的，无论前面的线程怎样切换追踪都会切换到 subscribeOn第一次指定线程(即自下而上的最后一次)。咱们在回调结果中未进行线程切换操做时，只能感知到这一次线程切换 (Map1 与 doOnSubscribe 1 所在线程一致)。observeOn的每次指定线程都会让事件流切换到对应的线程中去。完整的事件订阅和发送流程以下图所示，从咱们调用 subscribe()将观察者和观察对象关联起来开始，subscribe() 中传入的 Observer 的 onNext 或 onError结束，造成了一个逆时针的 n 形的链条。右边部分的观察链中，每次 subscribeOn 都会切换观察线程。左边部分的事件发送链，会从观察链的最后一次指定的线程开始发送事件，每次调用 observeOn都会指定新的事件发送线程。

图解

参照上面的源码和日志分析，再结合本图相信你们会对 RxJava 的现场调度有一个更立体的认识