RxJava-1 指南

本文基于扔物线的 给 Android 开发者的 RxJava 详解 提炼简化，感谢。

RxJava 是什么

一个词：异步。

说到根上，它就是一个实现异步操作的库，而别的定语都是基于这之上的。

RxJava 好在哪里

一个词：简洁。

能把什么复杂逻辑都能穿成一条线的简洁。

API 介绍和原理解析

1.概念：扩展的观察者模式

四个基本概念：Observable、Observer、subscribe、事件。

和传统的观察者模式不同，RxJava 的事件回调除了普通事件 onNext() (相当于 onClick()/onEvent()) 之外，还定义了两个特殊的事件 onCompleted() 和 onError()。

onCompleted()：事件队列完结。当不再有 onNext() 发出时，需要触发 onCompleted() 作为结束。

onError()：事件队列异常。在事件处理过程中出异常时，onError 会被触发，同时队列自动终止，不再有事件发出。

在一个正确运行的事件序列中，onCompleted 和 onError 有且只有一个，并且是事件序列中的最后一个。它们是互斥的。

2.基本实现

1）创建 Observer

Observer 即观察者，它决定事件触发时将有怎样的行为。

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Observer<String> observer = new Observer<String>() {
    @Override
    public void onNext(String s){
    }
    @Override
    public void onCompleted(){
    }
    @Override
    public void onError(Throwable e){
    }
}

除了 Observer 接口之外，RxJava 还内置了一个实现了 Observer 的抽象类：Subscriber。Subscriber 对 Observer 接口进行了一些扩展，但它们的基本使用方式完全一样。

Subscriber<String> observer = new Subscriber<String>() {
    @Override
    public void onNext(String s){
    }
    @Override
    public void onCompleted(){
    }
    @Override
    public void onError(Throwable e){
    }
}

在 RxJava 的 subscribe 过程中，observer 会先被转换成一个 Subscriber 再使用。它们的区别主要有两点：

1. onStart

这是 Subscriber 新增的方法。他会在 subscribe 刚开始，而事件还未发送之前被调用，可以用于做一些准备工作，例如数据的清零或重置。这是一个可选方法，默认实现为空。如果对准备工作的线程有要求（如弹 dialog，必须在主线程），onStart() 就不适用了，因为它总是在 subscribe 所发生的线程被调用，而不能指定线程。要在指定的线程来做准备工作，可以使用 doOnSubScribe() 方法，后面会提到。

1. unsubscribe

这是 Subscriber 实现的另一个接口 Subscription 的方法，用于取消订阅。在这个方法被调用后，Subscriber 将不再接受事件。一般在这个方法调用前，可以使用 isUnsubscribed() 先判断一下状态。unsubscribe() 这个方法很重要，因为在 subscribe() 之后，observable 会持有 Subscriber 的引用，如果不及时释放，可能会内存泄漏。所以最好保持一个原则：要在不再使用的时候尽快在合适的地方（onPause、onStop 等）调用 unsubscribe() 来解除引用关系，避免内存泄漏。

2）创建 Observable

Observable 即被观察者，它决定什么时候触发事件以及触发怎样的事件。 RxJava 使用 create() 方法来创建一个 Observable ，并为它定义事件触发规则：

Observable observable = Observable.create(new Observable.OnSubscribe<String>() {
    @Override
    public void call(Subscriber<? super String> subscriber) {
        subscriber.onNext("Hello");
        subscriber.onNext("Hello");
        subscriber.onNext("Hello");
        subscriber.onCompleted();
    }
});

Observable.OnSubscribe 即被观察的对象，上面是一个 String 对象。

call 方法里是订阅者订阅后的操作，在 subscribe 后会进行调用。

除了 create，RxJava 还提供了 just、from 等方法来简化操作：

just(T...): 将传入的参数依次发送出来。

Observable observable = Observable.just("Hello", "Hi", "Aloha");
// 将会依次调用：
// onNext("Hello");
// onNext("Hi");
// onNext("Aloha");
// onCompleted();

from(T[]) / from(Iterable<? extends T>): 将传入的数组或 Iterable 拆分成具体对象后，依次发送出来。

String[] words = {"Hello", "Hi", "Aloha"};
Observable observable = Observable.from(words);
// 将会依次调用：
// onNext("Hello");
// onNext("Hi");
// onNext("Aloha");
// onCompleted();

3）Subscribe

创建了 Observable 和 Observer 之后，再用 subscribe() 方法将它们联结起来，整条链子就可以工作了。代码形式很简单：

observable.subscribe(observer);
// 或者：
observable.subscribe(subscriber);

Observable.subscribe(Subscriber) 的内部实现是这样的（仅核心代码）：

// 注意：这不是 subscribe() 的源码，而是将源码中与性能、兼容性、扩展性有关的代码剔除后的核心代码。
// 如果需要看源码，可以去 RxJava 的 GitHub 仓库下载。
public Subscription subscribe(Subscriber subscriber) {
    subscriber.onStart();
    onSubscribe.call(subscriber);
    return subscriber;
}

可以看到，subscriber() 做了3件事：

1. 调用 Subscriber.onStart() 。这个方法在前面已经介绍过，是一个可选的准备方法。
2. 调用 Observable 中的 OnSubscribe.call(Subscriber) 。在这里，事件发送的逻辑开始运行。从这也可以看出，在 RxJava 中， Observable 并不是在创建的时候就立即开始发送事件，而是在它被订阅的时候，即当 subscribe() 方法执行的时候。
3. 将传入的 Subscriber 作为 Subscription 返回。这是为了方便 unsubscribe().

4）场景示例

由指定的一个 drawable 文件 id drawableRes 取得图片，并显示在 ImageView 中。

Subscriber<Drawable> subscriber = new Subscriber<Drawable>() {
    @Override
    public void onNext(Drawable drawable){
        imageView.setImageDrawablw(drawable);
    }
    ...
};

Observable observable = Observerable.create(new Observable.OnSubscribe<Drawable>(){
    @Override
    public void call(Subscriber<? super Drawable> subscriber) {
        Drawable drawable = getTheme().getDrawable(drawableRes));
        subscriber.onNext(drawable);
        subscriber.onCompleted();
    }
});

observable.subscribe(subscriber);

3.线程控制——Scheduler(一)

在不指定线程的情况下，RxJava 线程不变，即：在哪个线程调用 subscribe()，就在哪个线程生产事件；在那个生产事件，就在哪个线程消费事件。如果需要切换线程，就需要用到 Scheduler。

1）Scheduler 的 API(一)

在 RxJava 中，Scheduler 相当于线程控制器，可以指定哪一段代码运行在哪个线程。RxJava 内置了几个 Scheduler，已经适合大多数场景：

• Schedulers.immediate()：直接在当前线程运行，相当于不指定。这是默认的 Scheduler。
• Schedulers.newThread()：总是启用新线程，并在新线程执行操作。
• Schedulers.io()：I/O 操作（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() 差不多，区别在于 io() 内部实现了一个无数量上限的线程池，可以重用空闲的线程，因此多数情况下 io() 比 newThread() 更有效率。不要把计算工作放在 io() 中，可以避免创建不必要的线程。
• Schedulers.computation()：计算所使用的 Scheduler。这个计算指的是 CPU 密集型计算，即不会被 I/O 等操作限制性能的操作，例如图形的计算。这个 Scheduler 使用固定的线程池，大小为 CPU 核数。不要把 I/O 操作放在 computation() 中，否则 I/O 操作的等待时间会浪费 CPU。
• Andoid 中有一个专用的 AndroidSchedulers.mainThread()，它在主线程运行。

Scheduler 的调用：

• subscribeOn(): 指定 subscribe() 所发生的线程，即 Observable.OnSubscribe 被激活时所处的线程。或者叫做事件产生的线程。
• observeOn(): 指定 Subscriber 所运行在的线程。或者叫做事件消费的线程。

如上面的取 Drawable 的例子：

Subscriber<Drawable> subscriber = new Subscriber<Drawable>() {
    @Override
    public void onNext(Drawable drawable){
        imageView.setImageDrawablw(drawable);
    }
    ...
};

Observable observable = Observerable.create(new Observable.OnSubscribe<Drawable>(){
    @Override
    public void call(Subscriber<? super Drawable> subscriber) {
        Drawable drawable = getTheme().getDrawable(drawableRes));
        subscriber.onNext(drawable);
        subscriber.onCompleted();
    }
});

observable.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(subscriber);

这样，加载图片会发生在 IO 线程，设置图片在主线程。即使加载图片耗费了几十展示几百毫秒的世界，也不会造成界面的卡顿。

4.变换

RxJava 提供了对事件序列进行变换的支持。所谓“变换”，就是将事件序列中的对象或整个序列进行加工处理，转换成不同的事件或事件序列。

1）API

Obaservable.just("images/logo.png")
    .map(new Func1<String, Bitmap>() {
        @Override
        public Bitmap call(String filePath) {
            return getBitmapFromPath(filePath);
        }
    })
    .subscribe(new Action1<Bitmap>() {
        @Override
        public void call(Bitmap bitmap) {
            showBitmap(bitmap);
        }
    });

Func1 类是 RxJava 的一个接口，用于包装含有一个参数的方法。FuncX 和 ActionX 的区别在于，FuncX 包装的是有返回值的方法。

map() 方法将参数中的 String 对象转换从一个 Bitmap 对象后返回，而在经过 map 之后，事件的参数类型也由 String 转为了 Bitmap。这是最常见也最容易理解的变换，但 RxJava 的变换不止如此，它不仅可以针对事件对象，也可以针对整个事件序列。

flatMap

这是一个很有用但很难理解的变换。

如要打印一串 Student 的名字

Student[] students = ...;
Subscriber<String> subscriber = new Subscriber<String>() {
    @Override
    public void onNext(String name){
        Log.d(tag, name);
    }
    ...
};

Observable.from(students)
    .map(new Func1<Student, String>() {
        @Override
        public String call(Student student){
            return student.getName();
        }
    })
    .subsrcibe(subscriber);

再假设：要打印出每个学生要修的所有课程的名字呢？

Student[] students = ...;
Subscriber<Student> subscriber = new Subscriber<Student>() {
    @Override
    public void onNext(Student student){
        List<Course> courses = student.getCourses();
        for (int i = 0; i < courses.size(); i++) {
            Course course = courses.get(i);
            Log.d(tag, course.getName());
        }
    }
    ...
};

Observable.from(students)
    .subsrcibe(subscriber);

如果不想在 onNext 里使用 for 循环，而是直接处理 Course 对象呢？

Student[] students = ...;
Subscriber<Course> subscriber = new Subscriber<Course>() {
    @Override
    public void onNext(Course course){
        Log.d(tag, course.getName);
    }
};

Observable.from(students)
    .flatMap(new Func1<Student, Observable<Course>>(){
        @Override
        public Observable<Course> call(Student student){
            return Observable.from(student.getCourses());
        }
    })
    .subscribe(subscriber);

map 和 flatMap 的区别

Observable.from(students)
    .map(new Func1<Student, Observable<Course>>(){
        @Override
        public Observable<Course> call(Student student){
            return Observable.from(student.getCourses());
        }
    })
    .subscribe(subscriber);


Observable.from(students)
    .flatMap(new Func1<Student, Observable<Course>>(){
        @Override
        public Observable<Course> call(Student student){
            return Observable.from(student.getCourses());
        }
    })
    .subscribe(subscriber);

map

通过 Student–>Observable\ 的 map，将 Student 序列变成 Observable\ 序列。

flatMap

通过 Student–>Observable\ 的 map，将 Student 序列变成 Observable\ 序列。

再通过 flat(铺平)，将 Observable\ 序列变成 course 序列。

所有其实应该叫 mapFlat。

2） 变换的原理 lift()

变换的功能虽然各有不同，但实质上都是针对事件序列的处理和再发送。在 RxJava 内部，他们基于同一个基础的变换方法：lift(Operator)。首先看一下 lift() 的内部实现（仅核心代码）：

// 注意：这不是 lift() 的源码，而是将源码中与性能、兼容性、扩展性有关的代码剔除后的核心代码。
// 如果需要看源码，可以去 RxJava 的 GitHub 仓库下载。
public <R> Observable<R> lift(Operator<? extends R, ? super T> operator) {
    return Observable.create(new OnSubscribe<R>() {
        @Override
        public void call(Subscriber subscriber) {
            Subscriber newSubscriber = operator.call(subscriber);
            newSubscriber.onStart();
            onSubscribe.call(newSubscriber);
        }
    });
}

在 Observable 执行了 lift(Operator) 方法之后，会返回一个新的 Observable，这个新的 Observable 会像一个代理一样，负责接收原始的 Observable 发出的事件，并在处理后发送给 Subscriber。

变换的具体效果通过 Operator 实现，Operator 的 call 方法接受一个 Subscriber 参数，返回一个新的 Subscriber，这个新的 Subscriber 订阅了原始的 Observable，并在原始的 Observable 变化时调用旧的 Subscriber 的处理方法。

总结：

要让 Subscriber\ 能够订阅 Observable\，就要通过 Observable\ 产生一个 Observable\，同时 Observable\ 能够订阅 Observable\，Observable\ 里就需要一个 Subscriber\。

Operator 做的就是将 Subscriber\ 包装为 Subscriber\，通过 Subscriber\ 可以调用 Subscriber\。

即使不用变换，Subscriber\ 直接订阅 Observable\，然后再做 A-B 的变换也是可以的，就像上面取课程名的 for 循环，变换的好处就在于可以将一系列操作转为链式，逻辑更加清晰。

3） compose:对 Observable 整体的变换

除了 lift() 之外， Observable 还有一个变换方法叫做 compose(Transformer)。它和 lift() 的区别在于， lift() 是针对事件项和事件序列的，而 compose() 是针对 Observable 自身进行变换。举个例子，假设在程序中有多个 Observable ，并且他们都需要应用一组相同的 lift() 变换。你可以这么写：

public class LiftAllTransformer implements Observable.Transformer<Integer, String> {
    @Override
    public Observable<String> call(Observable<Integer> observable) {
        return observable
            .lift1()
            .lift2()
            .lift3()
            .lift4();
    }
}
...
Transformer liftAll = new LiftAllTransformer();
observable1.compose(liftAll).subscribe(subscriber1);
observable2.compose(liftAll).subscribe(subscriber2);
observable3.compose(liftAll).subscribe(subscriber3);
observable4.compose(liftAll).subscribe(subscriber4);

使用 compose() 方法，Observable 可以利用传入的 Transformer 对象的 call 方法直接对自身进行处理，不必被包在方法的里面了。

5.线程控制——Scheduler(二)

1）Scheduler 的 API（二）

可以利用 subscribeOn() 结合 observeOn() 来实现线程控制，让事件的产生和消费发生在不同的线程。

observeOn() 指定的是 Subscriber 的线程，而这个 Subscriber 是 observeOn() 执行时的当前 Observable 所对应的 Subscriber ，即它的直接下级 Subscriber 。换句话说，observeOn() 指定的是它之后的操作所在的线程。因此如果有多次切换线程的需求，只要在每个想要切换线程的位置调用一次 observeOn() 即可。

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

如上，通过 observeOn() 的多次调用，程序实现了线程的多次切换。

不过，不同于 observeOn() ， subscribeOn() 的位置放在哪里都可以，但它是只能调用一次的。

2）Scheduler 的原理（二）

其实， subscribeOn() 和 observeOn() 的内部实现，也是用的 lift()。

subscribeOn() 和 observeOn() 都做了线程切换的工作。不同的是， subscribeOn() 的线程切换发生在 OnSubscribe 中，即在它通知上一级 OnSubscribe 时，这时事件还没有开始发送，因此 subscribeOn() 的线程控制可以从事件发出的开端就造成影响；而 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，因此 observeOn() 控制的是它后面的线程。

3) 延伸：doOnSubscribe()

然而，虽然超过一个的 subscribeOn() 对事件处理的流程没有影响，但在流程之前却是可以利用的。

在前面讲 Subscriber 的时候，提到过 Subscriber 的 onStart() 可以用作流程开始前的初始化。然而 onStart() 由于在 subscribe() 发生时就被调用了，因此不能指定线程，而是只能执行在 subscribe() 被调用时的线程。这就导致如果 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，因为有时你无法预测 subscribe() 将会在什么线程执行。

而与 Subscriber.onStart() 相对应的，有一个方法 Observable.doOnSubscribe() 。它和 Subscriber.onStart() 同样是在 subscribe() 调用后而且在事件发送前执行，但区别在于它可以指定线程。默认情况下， doOnSubscribe() 执行在 subscribe() 发生的线程；而如果在 doOnSubscribe() 之后有 subscribeOn() 的话，它将执行在离它最近的 subscribeOn() 所指定的线程。

示例代码：

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

如上，在 doOnSubscribe()的后面跟一个 subscribeOn() ，就能指定准备工作的线程了。