RxJava基础操作

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RxJava 

一个在 Java VM 上使用可观测的序列来组成异步的、基于事件的程序的库。

RxJava 的好处

异步操作很关键的一点是程序的简洁性,因为在调度过程比较复杂的情况下,异步代码经常会既难写也难被读懂。 Android 创造的 AsyncTask 和Handler ,其实都是为了让异步代码更加简洁。RxJava
的优势也是简洁,但它的简洁的与众不同之处在于,
随着程序逻辑变得越来越复杂,它依然能够保持简洁。

1.概念

RxJava
的异步实现,是通过一种扩展的观察者模式来实现的。

观察者模式

       观察者模式软件设计模式的一种,有时候被称作是订阅者模式,模型-视图模式,在此种模式中,一个目标物件管理所有相依于它的观察者物件,并且在它本身的状态改变时主动发出通知。这通常透过呼叫各观察者所提供的方法来实现。此种模式通常被用来实现事件处理系统。
 
     观察者模式完美的将观察者和被观察的对象分离开,
举个例子,用户界面可以作为一个观察者,业务数据是被观察者,用户界面观察业务数据的变化,发现数据变化后,就显示在界面上。

 
     观察者设计模式定义了对象间的一种一对多的依赖关系,以便一个对象的状态发生变化时,所有依赖于它的对象都得到通知并自动刷新。

 
     从根本上说,该模式必须包含两个角色:观察者和被观察对象。在刚才的例子中,
业务数据是被观察对象,用户界面是观察者。观察者和被观察者之间存在“观察”的逻辑关联,当被观察者发生改变的时候,观察者就会观察到这样的变化,并且做出相应的响应。如果在用户界面、业务数据之间使用这样的观察过程,可以确保界面和数据之间划清界限,假定应用程序的需求发生变化,需要修改界面的表现,只需要重新构建一个用户界面,业务数据不需要发生变化。

2.基本实现

引入依赖: 
compile
‘io.reactivex:rxjava:1.0.14’ 

compile
‘io.reactivex:rxandroid:1.0.1’ 

(版本号是文章发布时的最新稳定版)



基于以上的概念, RxJava 的基本实现主要有三点:

1) 创建 Observer

Observer 即观察者,它决定事件触发的时候将有怎样的行为。 RxJava 中的 Observer 接口的实现方式:

Observer<String> observer = new Observer<String>() {
            @Override
            public void onNext(String s) {
                Log.d("tag", "Item: " + s);
            }

            @Override
            public void onCompleted() {
                Log.d("tag", "Completed!");
            }

            @Override
            public void onError(Throwable e) {
                Log.d("tag", "Error!");
            }
        };


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,
但他们的基本使用方式是完全一样的:

 Subscriber<String> subscriber = new Subscriber<String>() {
            @Override
            public void onNext(String s) {
                Log.d("tag", "Item: " + s);
            }

            @Override
            public void onCompleted() {
                Log.d("tag", "Completed!");
            }

            @Override
            public void onError(Throwable e) {
                Log.d("tag", "Error!");
            }
        };



不仅基本使用方式一样,实质上,在 RxJava 的 subscribe 过程中,
Observer 也总是会先被转换成一个 Subscriber 再使用。所以如果你只想使用基本功能,选择 Observer 和 Subscriber 是完全一样的。

它们的区别对于使用者来说主要有两点:
onStart():
这是 
Subscriber 增加的方法。它会在
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。

unsubscribe():
这是 
Subscriber 所实现的另一个接口 Subscription 的方法,用于取消订阅。在这个方法被调用后,Subscriber 将不再接收事件。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,这个引用如果不能及时被释放,将有内存泄露的风险。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(例如 onPause() onStop() 等方法中)调用 unsubscribe() 来解除引用关系,以避免内存泄露的发生。
   
   

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("Hi");
                subscriber.onNext("Aloha");
                subscriber.onCompleted();
            }
        });

可以看到,这里传入了一个 OnSubscribe 对象作为参数。OnSubscribe 会被存储在返回的 Observable 对象中,它的作用相当于一个计划表,当 Observable 被订阅的时候,OnSubscribe 的 call() 方法会自动被调用,事件序列就会依照设定依次触发(对于上面的代码,就是观察者Subscriber 将会被调用三次 onNext() 和一次 onCompleted())。这样,由被观察者调用了观察者的回调方法,就实现了由被观察者向观察者的事件传递,即观察者模式。

create() 方法是 RxJava 最基本的创造事件序列的方法。基于这个方法, RxJava 还提供了一些方法用来快捷创建事件队列,例如:

  • 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();

上面 just(T...) 的例子和 from(T[]) 的例子,都和之前的 create(OnSubscribe) 的例子是等价的。

3) Subscribe (订阅)

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);

除了 subscribe(Observer) 和 subscribe(Subscriber) ,subscribe() 还支持不完整定义的回调,RxJava
会自动根据定义创建出 
Subscriber 。形式如下:

Action1<String> onNextAction = new Action1<String>() {
    // onNext()
    @Override
    public void call(String s) {
        Log.d(tag, s);
    }
};
Action1<Throwable> onErrorAction = new Action1<Throwable>() {
    // onError()
    @Override
    public void call(Throwable throwable) {
        // Error handling
    }
};
Action0 onCompletedAction = new Action0() {
    // onCompleted()
    @Override
    public void call() {
        Log.d(tag, "completed");
    }
};

// 自动创建 Subscriber ,并使用 onNextAction 来定义 onNext()
observable.subscribe(onNextAction);
// 自动创建 Subscriber ,并使用 onNextAction 和 onErrorAction 来定义 onNext() 和 onError()
observable.subscribe(onNextAction, onErrorAction);
// 自动创建 Subscriber ,并使用 onNextAction、 onErrorAction 和 onCompletedAction 来定义 onNext()、 onError() 和 onCompleted()
observable.subscribe(onNextAction, onErrorAction, onCompletedAction);

简单解释一下这段代码中出现的 Action1 和 Action0。 Action0 是
RxJava 的一个接口,它只有一个方法 
call(),这个方法是无参无返回值的;由于 onCompleted() 方法也是无参无返回值的,因此 Action0 可以被当成一个包装对象,将 onCompleted() 的内容打包起来将自己作为一个参数传入 subscribe() 以实现不完整定义的回调。这样其实也可以看做将 onCompleted() 方法作为参数传进了 subscribe(),相当于其他某些语言中的『闭包』。 Action1 也是一个接口,它同样只有一个方法 call(T
param)
,这个方法也无返回值,但有一个参数;与 Action0 同理,由于 onNext(T
obj)
 和 onError(Throwable
error)
 也是单参数无返回值的,因此 Action1 可以将 onNext(obj) 和 onError(error) 打包起来传入 subscribe() 以实现不完整定义的回调。事实上,虽然 Action0 和 Action1 在
API 中使用最广泛,但 RxJava 是提供了多个 
ActionX 形式的接口
(例如 
Action2Action3)
的,它们可以被用以包装不同的无返回值的方法。

4) 场景示例

下面举两个例子:

1. 打印字符串数组

将字符串数组 names 中的所有字符串依次打印出来:

String[] names = ...;
Observable.from(names)
    .subscribe(new Action1<String>() {
        @Override
        public void call(String name) {
            Log.d(tag, name);
        }
    });

2. 由 id 取得图片并显示

由指定的一个 drawable 文件 id drawableRes 取得图片,并显示在 ImageView 中,并在出现异常的时候打印
Toast 报错:

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();
    }
}).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();
    }
});

正如上面两个例子这样,创建出 Observable 和 Subscriber ,再用 subscribe() 将它们串起来,一次
RxJava 的基本使用就完成了。非常简单。

然而,在 RxJava 的默认规则中,事件的发出和消费都是在同一个线程的。也就是说,如果只用上面的方法,实现出来的只是一个同步的观察者模式。观察者模式本身的目的就是『后台处理,前台回调』的异步机制,因此异步对于 RxJava 是至关重要的。而要实现异步,则需要用到 RxJava 的另一个概念: Scheduler 。

3.线程控制 —— Scheduler (一)

在不指定线程的情况下, RxJava 遵循的是线程不变的原则,即:在哪个线程调用 subscribe(),就在哪个线程生产事件;在哪个线程生产事件,就在哪个线程消费事件。如果需要切换线程,就需要用到 Scheduler (调度器)。

在RxJava 中,Scheduler ——调度器,相当于线程控制器,RxJava 通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,相当于不指定线程。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() 的内部实现是是用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 使用的固定的线程池,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。
  • 另外, Android 还有一个专用的 AndroidSchedulers.mainThread(),它指定的操作将在
    Android 主线程运行。

有了这几个 Scheduler ,就可以使用 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。

文字叙述总归难理解,上代码:

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);
        }
    });

上面这段代码中,由于 subscribeOn(Schedulers.io()) 的指定,被创建的事件的内容 1234 将会在
IO 线程发出;而由于 observeOn(AndroidScheculers.mainThread()) 的指定,因此 subscriber 数字的打印将发生在主线程
。事实上,这种在 subscribe() 之前写上两句 subscribeOn(Scheduler.io()) 和 observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()) 的使用方式非常常见,它适用于多数的
『后台线程取数据,主线程显示』的程序策略。

而前面提到的由图片 id 取得图片并显示的例子,如果也加上这两句:

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();
    }
})
.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 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();
    }
});

那么,加载图片将会发生在 IO 线程,而设置图片则被设定在了主线程。这就意味着,即使加载图片耗费了几十甚至几百毫秒的时间,也不会造成丝毫界面的卡顿。

4.变换

终于要到牛逼的地方了,不管你激动不激动,反正我是激动了。

RxJava 提供了对事件序列进行变换的支持,这是它的核心功能之一,也是大多数人说『RxJava 真是太好用了』的最大原因。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

首先看一个 map() 的例子:

Observable.just("images/logo.png") // 输入类型 String
    .map(new Func1<String, Bitmap>() {
        @Override
        public Bitmap call(String filePath) { // 参数类型 String
            return getBitmapFromPath(filePath); // 返回类型 Bitmap
        }
    })
    .subscribe(new Action1<Bitmap>() {
        @Override
        public void call(Bitmap bitmap) { // 参数类型 Bitmap
            showBitmap(bitmap);
        }
    });

这里出现了一个叫做 Func1 的类。它和 Action1 非常相似,也是
RxJava 的一个接口,用于包装含有一个参数的方法。 Func1 和 Action的区别在于, Func1 包装的是有返回值的方法。另外,和 ActionX 一样, FuncX 也有多个,用于不同参数个数的方法。FuncX 和 ActionX 的区别在 FuncX 包装的是有返回值的方法。

可以看到,map() 方法将参数中的 String 对象转换成一个 Bitmap 对象后返回,而在经过 map() 方法后,事件的参数类型也由 String 转为了 Bitmap。这种直接变换对象并返回的,是最常见的也最容易理解的变换。不过
RxJava 的变换远不止这样,它不仅可以针对事件对象,还可以针对整个事件队列,这使得 RxJava 变得非常灵活。

map():
事件对象的直接变换,具体功能上面已经介绍过。它是 RxJava 最常用的变换。

flatMap():
这是一个很有用但
非常难理解的变换,因此我决定花多些篇幅来介绍它。
首先假设这么一种需求:假设有一个数据结构『学生』,现在需要打印出一组学生的名字。

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();
        }
    })
    .subscribe(subscriber);

很简单。那么再假设:如果要打印出每个学生所需要修的所有课程的名称呢?(需求的区别在于,每个学生只有一个名字,但却有多个课程。)首先可以这样实现:

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)
    .subscribe(subscriber);

依然很简单。那么如果我不想在 Subscriber 中使用 for 循环,而是希望 Subscriber 中直接传入单个的 Course 对象呢(这对于代码复用很重要)?用 map() 显然是不行的,因为 map() 是一对一的转化,而我现在的要求是一对多的转化。那怎么才能把一个
Student 转化成多个 Course 呢?

这个时候,就需要用 flatMap() 了:

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);

从上面的代码可以看出, flatMap() 和 map() 有一个相同点:它也是把传入的参数转化之后返回另一个对象。但需要注意,和 map() 不同的是, flatMap() 中返回的是个 Observable 对象,并且这个 Observable 对象并不是被直接发送到了 Subscriber 的回调方法中。 

关于RxJava的操作符还有好多,例如

  • Creating Observables(Observable的创建操作符),比如:Observable.create()、Observable.just()、Observable.from()等等;
  • Transforming Observables(Observable的转换操作符),比如:observable.map()、observable.flatMap()、observable.buffer()等等;
  • Filtering Observables(Observable的过滤操作符),比如:observable.filter()、observable.sample()、observable.take()等等;
  • Combining Observables(Observable的组合操作符),比如:observable.join()、observable.merge()、observable.combineLatest()等等;
  • Error Handling Operators(Observable的错误处理操作符),比如:observable.onErrorResumeNext()、observable.retry()等等;
  • Observable Utility Operators(Observable的功能性操作符),比如:observable.subscribeOn()、observable.observeOn()、observable.delay()等等;
  • Conditional and Boolean Operators(Observable的条件操作符),比如:observable.amb()、observable.contains()、observable.skipUntil()等等;
  • Mathematical and Aggregate Operators(Observable数学运算及聚合操作符),比如:observable.count()、observable.reduce()、observable.concat()等等;
  • 其他如observable.toList()、observable.connect()、observable.publish()等等;

小编就先写到这里,后续会接着研究,以上就是最基础的使用。


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