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給 Android 開發者的 RxJava 詳解 Observable

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同樣是做非同步,為什麼人們用它,而不用現成的 AsyncTask / Handler / XXX / ... ?

RxJava 好在哪?就好在簡潔,好在那把什麼複雜邏輯都能穿成一條線的簡潔。

其實rxjava要理解三個概念就夠了,一個是觀察者Observer,另一個是訂閱者Subscribe,,最後一個執行緒控制Scheduler
我把他們成為三位一體

前言

我從去年開始使用 RxJava ,到現在一年多了。今年加入了 Flipboard 後,看到 Flipboard 的 Android 專案也在使用 RxJava ,並且使用的場景越來越多 。而最近這幾個月,我也發現國內越來越多的人開始提及 RxJava 。有人說『RxJava 真是太好用了』,有人說『RxJava 真是太難用了』,另外更多的人表示:我真的百度了也谷歌了,但我還是想問: RxJava 到底是什麼?

鑑於 RxJava 目前這種既火爆又神祕的現狀,而我又在一年的使用過程中對 RxJava 有了一些理解,我決定寫下這篇文章來對 RxJava 做一個相對詳細的、針對 Android 開發者的介紹。

這篇文章的目的有兩個: 1. 給對 RxJava 感興趣的人一些入門的指引 2. 給正在使用 RxJava 但仍然心存疑惑的人一些更深入的解析

在正文開始之前的最後,放上 GitHub 連結和引入依賴的 gradle 程式碼: Github: 
https://github.com/ReactiveX/RxJava 
https://github.com/ReactiveX/RxAndroid 
引入依賴: 
compile 'io.reactivex:rxjava:1.0.14'

 
compile 'io.reactivex:rxandroid:1.0.1' 
(版本號是文章釋出時的最新穩定版)

另外,感謝 RxJava 核心成員流火楓林的技術支援和內測讀者程式碼家鮑永章drakeet馬琳有時放縱程式亦非猿大頭鬼XZoomEye席德雨TCaheadTiiimeAilurus宅學長妖孽大大大大大臣哥NicodeLee的幫助,以及周伯通招聘的贊助。

RxJava 到底是什麼

一個詞:非同步

RxJava 在 GitHub 主頁上的自我介紹是 "a library for composing asynchronous and event-based programs using observable sequences for the Java VM"(一個在 Java VM 上使用可觀測的序列來組成非同步的、基於事件的程式的庫)。這就是 RxJava ,概括得非常精準。

然而,對於初學者來說,這太難看懂了。因為它是一個『總結』,而初學者更需要一個『引言』。

其實, RxJava 的本質可以壓縮為非同步這一個詞。說到根上,它就是一個實現非同步操作的庫,而別的定語都是基於這之上的。

RxJava 好在哪

換句話說,『同樣是做非同步,為什麼人們用它,而不用現成的 AsyncTask / Handler / XXX / ... ?』

一個詞:簡潔

非同步操作很關鍵的一點是程式的簡潔性,因為在排程過程比較複雜的情況下,非同步程式碼經常會既難寫也難被讀懂。 Android 創造的AsyncTask 和Handler ,其實都是為了讓非同步程式碼更加簡潔。RxJava 的優勢也是簡潔,但它的簡潔的與眾不同之處在於,隨著程式邏輯變得越來越複雜,它依然能夠保持簡潔。

舉個例子

假設有這樣一個需求:介面上有一個自定義的檢視 imageCollectorView ,它的作用是顯示多張圖片,並能使用 addImage(Bitmap) 方法來任意增加顯示的圖片。現在需要程式將一個給出的目錄陣列 File[] folders 中每個目錄下的 png 圖片都加載出來並顯示在imageCollectorView 中。需要注意的是,由於讀取圖片的這一過程較為耗時,需要放在後臺執行,而圖片的顯示則必須在 UI 執行緒執行。常用的實現方式有多種,我這裡貼出其中一種:

newThread(){@Overridepublicvoid run(){super.run();for(File folder : folders){File[] files = folder.listFiles();for(File file : files){if(file.getName().endsWith(".png")){
                    final Bitmap bitmap = getBitmapFromFile(file);
                    getActivity().runOnUiThread(newRunnable(){@Overridepublicvoid run(){
                            imageCollectorView.addImage(bitmap);}});}}}}}.start();

而如果使用 RxJava ,實現方式是這樣的:

Observable.from(folders).flatMap(newFunc1<File,Observable<File>>(){@OverridepublicObservable<File> call(File file){returnObservable.from(file.listFiles());}}).filter(newFunc1<File,Boolean>(){@OverridepublicBoolean call(File file){return file.getName().endsWith(".png");}}).map(newFunc1<File,Bitmap>(){@OverridepublicBitmap call(File file){return getBitmapFromFile(file);}}).subscribeOn(Schedulers.io()).observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()).subscribe(newAction1<Bitmap>(){@Overridepublicvoid call(Bitmap bitmap){
            imageCollectorView.addImage(bitmap);}});

那位說話了:『你這程式碼明明變多了啊!簡潔個毛啊!』大兄弟你消消氣,我說的是邏輯的簡潔,不是單純的程式碼量少(邏輯簡潔才是提升讀寫程式碼速度的必殺技對不?)。觀察一下你會發現, RxJava 的這個實現,是一條從上到下的鏈式呼叫,沒有任何巢狀,這在邏輯的簡潔性上是具有優勢的。當需求變得複雜時,這種優勢將更加明顯(試想如果還要求只選取前 10 張圖片,常規方式要怎麼辦?如果有更多這樣那樣的要求呢?再試想,在這一大堆需求實現完兩個月之後需要改功能,當你翻回這裡看到自己當初寫下的那一片迷之縮排,你能保證自己將迅速看懂,而不是對著程式碼重新捋一遍思路?)。

另外,如果你的 IDE 是 Android Studio ,其實每次開啟某個 Java 檔案的時候,你會看到被自動 Lambda 化的預覽,這將讓你更加清晰地看到程式邏輯:

Observable.from(folders).flatMap((Func1)(folder)->{Observable.from(file.listFiles())}).filter((Func1)(file)->{ file.getName().endsWith(".png")}).map((Func1)(file)->{ getBitmapFromFile(file)}).subscribeOn(Schedulers.io()).observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()).subscribe((Action1)(bitmap)->{ imageCollectorView.addImage(bitmap)});

如果你習慣使用 Retrolambda ,你也可以直接把程式碼寫成上面這種簡潔的形式。而如果你看到這裡還不知道什麼是 Retrolambda ,我不建議你現在就去學習它。原因有兩點:1. Lambda 是把雙刃劍,它讓你的程式碼簡潔的同時,降低了程式碼的可讀性,因此同時學習 RxJava 和 Retrolambda 可能會讓你忽略 RxJava 的一些技術細節;2. Retrolambda 是 Java 6/7 對 Lambda 表示式的非官方相容方案,它的向後相容性和穩定性是無法保障的,因此對於企業專案,使用 Retrolambda 是有風險的。所以,與很多 RxJava 的推廣者不同,我並不推薦在學習 RxJava 的同時一起學習 Retrolambda。事實上,我個人雖然很欣賞 Retrolambda,但我從來不用它。

在Flipboard 的 Android 程式碼中,有一段邏輯非常複雜,包含了多次記憶體操作、本地檔案操作和網路操作,物件分分合合,執行緒間相互配合相互等待,一會兒排成人字,一會兒排成一字。如果使用常規的方法來實現,肯定是要寫得欲仙欲死,然而在使用 RxJava 的情況下,依然只是一條鏈式呼叫就完成了。它很長,但很清晰。

所以, RxJava 好在哪?就好在簡潔,好在那把什麼複雜邏輯都能穿成一條線的簡潔。

API 介紹和原理簡析

這個我就做不到一個詞說明了……因為這一節的主要內容就是一步步地說明 RxJava 到底怎樣做到了非同步,怎樣做到了簡潔。

1. 概念:擴充套件的觀察者模式

RxJava 的非同步實現,是通過一種擴充套件的觀察者模式來實現的。

觀察者模式

先簡述一下觀察者模式,已經熟悉的可以跳過這一段。

觀察者模式面向的需求是:A 物件(觀察者)對 B 物件(被觀察者)的某種變化高度敏感,需要在 B 變化的一瞬間做出反應。舉個例子,新聞裡喜聞樂見的警察抓小偷,警察需要在小偷伸手作案的時候實施抓捕。在這個例子裡,警察是觀察者,小偷是被觀察者,警察需要時刻盯著小偷的一舉一動,才能保證不會漏過任何瞬間。程式的觀察者模式和這種真正的『觀察』略有不同,觀察者不需要時刻盯著被觀察者(例如 A 不需要每過 2ms 就檢查一次 B 的狀態),而是採用註冊(Register)或者稱為訂閱(Subscribe)的方式,告訴被觀察者:我需要你的某某狀態,你要在它變化的時候通知我。 Android 開發中一個比較典型的例子是點選監聽器 OnClickListener 。對設定OnClickListener 來說, View 是被觀察者, OnClickListener 是觀察者,二者通過 setOnClickListener() 方法達成訂閱關係。訂閱之後使用者點選按鈕的瞬間,Android Framework 就會將點選事件傳送給已經註冊的 OnClickListener 。採取這樣被動的觀察方式,既省去了反覆檢索狀態的資源消耗,也能夠得到最高的反饋速度。當然,這也得益於我們可以隨意定製自己程式中的觀察者和被觀察者,而警察叔叔明顯無法要求小偷『你在作案的時候務必通知我』。

OnClickListener 的模式大致如下圖:

OnClickListener 觀察者模式

如圖所示,通過 setOnClickListener() 方法,Button 持有 OnClickListener 的引用(這一過程沒有在圖上畫出);當用戶點選時,Button 自動呼叫 OnClickListener 的 onClick() 方法。另外,如果把這張圖中的概念抽象出來(Button -> 被觀察者、OnClickListener -> 觀察者、setOnClickListener() -> 訂閱,onClick() -> 事件),就由專用的觀察者模式(例如只用於監聽控制元件點選)轉變成了通用的觀察者模式。如下圖:

通用觀察者模式

而 RxJava 作為一個工具庫,使用的就是通用形式的觀察者模式。

RxJava 的觀察者模式

RxJava 有四個基本概念:Observable (可觀察者,即被觀察者)、 Observer (觀察者)、 subscribe (訂閱)、事件。Observable 和Observer 通過 subscribe() 方法實現訂閱關係,從而 Observable 可以在需要的時候發出事件來通知 Observer

與傳統觀察者模式不同, RxJava 的事件回撥方法除了普通事件 onNext() (相當於 onClick() / onEvent())之外,還定義了兩個特殊的事件:onCompleted() 和 onError()

  • onCompleted(): 事件佇列完結。RxJava 不僅把每個事件單獨處理,還會把它們看做一個佇列。RxJava 規定,當不會再有新的onNext() 發出時,需要觸發 onCompleted() 方法作為標誌。
  • onError(): 事件佇列異常。在事件處理過程中出異常時,onError() 會被觸發,同時佇列自動終止,不允許再有事件發出。
  • 在一個正確執行的事件序列中, onCompleted() 和 onError() 有且只有一個,並且是事件序列中的最後一個。需要注意的是,onCompleted() 和 onError() 二者也是互斥的,即在佇列中呼叫了其中一個,就不應該再呼叫另一個。

RxJava 的觀察者模式大致如下圖:

RxJava 的觀察者模式

2. 基本實現

基於以上的概念, RxJava 的基本實現主要有三點:

1) 建立 Observer

Observer 即觀察者,它決定事件觸發的時候將有怎樣的行為。 RxJava 中的 Observer 介面的實現方式:

Observer<String> observer =newObserver<String>(){@Overridepublicvoid onNext(String s){Log.d(tag,"Item: "+ s);}@Overridepublicvoid onCompleted(){Log.d(tag,"Completed!");}@Overridepublicvoid onError(Throwable e){Log.d(tag,"Error!");}};

除了 Observer 介面之外,RxJava 還內建了一個實現了 Observer 的抽象類:Subscriber。 Subscriber 對 Observer 介面進行了一些擴充套件,但他們的基本使用方式是完全一樣的:

Subscriber<String> subscriber =newSubscriber<String>(){@Overridepublicvoid onNext(String s){Log.d(tag,"Item: "+ s);}@Overridepublicvoid onCompleted(){Log.d(tag,"Completed!");}@Overridepublicvoid onError(Throwable e
            
           

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