给 Android 开发者的 RxJava 详解

RxJava 到底是什么

一个词：异步。

RxJava 在 GitHub 主页上的自我介绍是 "a library for composing asynchronous and event-based programs using observable sequences for the Java VM"（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）。这就是 RxJava ，概括得非常精准。

RxJava 好在哪

一个词：简洁。

 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。

RxJava 的异步实现，是通过一种扩展的观察者模式来实现的。

而 RxJava 作为一个工具库，使用的就是通用形式的观察者模式。

RxJava 的观察者模式

RxJava 有四个基本概念：Observable (可观察者，即被观察者)、 Observer (观察者)、 subscribe (订阅)、事件。Observable 和Observer 通过 subscribe() 方法实现订阅关系，从而 Observable 可以在需要的时候发出事件来通知 Observer。

与传统观察者模式不同， RxJava 的事件回调方法除了普通事件 onNext() （相当于 onClick() / onEvent()）之外，还定义了两个特殊的事件：onCompleted() 和 onError()。

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。 

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：

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：

1. 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。这是一个可选方法，默认情况下它的实现为空。需要注意的是，如果对准备工作的线程有要求（例如弹出一个显示进度的对话框，这必须在主线程执行）， 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，具体可以在后面的文中看到。
2. 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。

当 Observable 被订阅的时候，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。

• 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。

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：

对流式 API 的设计会造成造成影响

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. 
   

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 。

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。

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。

FuncX 和ActionX 的区别在 FuncX 包装的是有返回值的方法。

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(): 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。flatMap() 的原理是这样的：1. 使用传入的事件对象创建一个 Observable 对象；2. 并不发送这个 Observable, 而是将它激活，于是它开始发送事件；3. 每一个创建出来的 Observable 发送的事件，都被汇入同一个 Observable ，而这个 Observable 负责将这些事件统一交给Subscriber 的回调方法。这三个步骤，把事件拆成了两级，通过一组新创建的 Observable 将初始的对象『铺平』之后通过统一路径分发了下去。

• throttleFirst(): 在每次事件触发后的一定时间间隔内丢弃新的事件。常用作去抖动过滤，例如按钮的点击监听器：RxView.clickEvents(button) // RxBinding 代码，后面的文章有解释 .throttleFirst(500, TimeUnit.MILLISECONDS) // 设置防抖间隔为 500ms .subscribe(subscriber);妈妈再也不怕我的用户手抖点开两个重复的界面啦。

在 RxJava 的内部，它们是基于同一个基础的变换方法：lift(Operator)。

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。

除了灵活的变换，RxJava 另一个牛逼的地方，就是线程的自由控制。

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。

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。

RxJava的基本概念

是跟观察者模式不同的地方就在于，如果没有观察者(即Subscribers)，Observables是不会发出任何事件的。

操作符大致分为以下几种：

• 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；

创建型操作符

defer操作符和just操作符的区别：just操作符是在创建Observable就进行了赋值操作，而defer是在订阅者订阅时才创建Observable，此时才进行真正的赋值操作

timer操作符是创建一串连续的数字，产生这些数字的时间间隔是一定的；这里有两种情况：

一种是隔一段时间产生一个数字，然后就结束，可以理解为延迟产生数字

一种是每隔一段时间就产生一个数字，没有结束符，也就是是可以产生无限个连续的数字

interval操作符是每隔一段时间就产生一个数字，这些数字从0开始，一次递增1直至无穷大；interval操作符的实现效果跟上面的timer操作符的第二种情形一样。

range操作符是创建一组在从n开始，个数为m的连续数字，比如range(3,10)，就是创建3、4、5…12的一组数字

repeat操作符是对某一个Observable，重复产生多次结果

repeatWhen操作符是对某一个Observable，有条件地重新订阅从而产生多次结果

Transforming Observables(Observable的转换操作符)

buffer操作符周期性地收集源Observable产生的结果到列表中，并把这个列表提交给订阅者，订阅者处理后，清空buffer列表，同时接收下一次收集的结果并提交给订阅者，周而复始。

需要注意的是，一旦源Observable在产生结果的过程中出现异常，即使buffer已经存在收集到的结果，订阅者也会马上收到这个异常，并结束整个过程。

flatMap操作符是把Observable产生的结果转换成多个Observable，然后把这多个Observable“扁平化”成一个Observable，并依次提交产生的结果给订阅者。

flatMap操作符通过传入一个函数作为参数转换源Observable，在这个函数中，你可以自定义转换规则，最后在这个函数中返回一个新的Observable，然后flatMap操作符通过合并这些Observable结果成一个Observable，并依次提交结果给订阅者。

cancatMap操作符与flatMap操作符类似，都是把Observable产生的结果转换成多个Observable，然后把这多个Observable“扁平化”成一个Observable，并依次提交产生的结果给订阅者。

与flatMap操作符不同的是，concatMap操作符在处理产生的Observable时，采用的是“连接(concat)”的方式，而不是“合并(merge)”的方式，这就能保证产生结果的顺序性，也就是说提交给订阅者的结果是按照顺序提交的，不会存在交叉的情况。

switchMap操作符与flatMap操作符类似，都是把Observable产生的结果转换成多个Observable，然后把这多个Observable“扁平化”成一个Observable，并依次提交产生的结果给订阅者。

与flatMap操作符不同的是，switchMap操作符会保存最新的Observable产生的结果而舍弃旧的结果，举个例子来说，比如源Observable产生A、B、C三个结果，通过switchMap的自定义映射规则，映射后应该会产生A1、A2、B1、B2、C1、C2，但是在产生B2的同时，C1已经产生了，这样最后的结果就变成A1、A2、B1、C1、C2，B2被舍弃掉了！

groupBy操作符是对源Observable产生的结果进行分组，形成一个类型为GroupedObservable的结果集，GroupedObservable中存在一个方法为getKey()，可以通过该方法获取结果集的Key值（类似于HashMap的key)。

值得注意的是，由于结果集中的GroupedObservable是把分组结果缓存起来，如果对每一个GroupedObservable不进行处理（既不订阅执行也不对其进行别的操作符运算），就有可能出现内存泄露。因此，如果你对某个GroupedObservable不进行处理，最好是对其使用操作符take(0)处理。

map操作符是把源Observable产生的结果，通过映射规则转换成另一个结果集，并提交给订阅者进行处理。

cast操作符类似于map操作符，不同的地方在于map操作符可以通过自定义规则，把一个值A1变成另一个值A2，A1和A2的类型可以一样也可以不一样；而cast操作符主要是做类型转换的，传入参数为类型class，如果源Observable产生的结果不能转成指定的class，则会抛出ClassCastException运行时异常。

scan操作符通过遍历源Observable产生的结果，依次对每一个结果项按照指定规则进行运算，计算后的结果作为下一个迭代项参数，每一次迭代项都会把计算结果输出给订阅者。

window操作符非常类似于buffer操作符，区别在于buffer操作符产生的结果是一个List缓存，而window操作符产生的结果是一个Observable，订阅者可以对这个结果Observable重新进行订阅处理。

Filtering Observables(Observable的过滤操作符)

debounce操作符对源Observable每产生一个结果后，如果在规定的间隔时间内没有别的结果产生，则把这个结果提交给订阅者处理，否则忽略该结果。

值得注意的是，如果源Observable产生的最后一个结果后在规定的时间间隔内调用了onCompleted，那么通过debounce操作符也会把这个结果提交给订阅者。

distinct操作符对源Observable产生的结果进行过滤，把重复的结果过滤掉，只输出不重复的结果给订阅者，非常类似于SQL里的distinct关键字。

elementAt操作符在源Observable产生的结果中，仅仅把指定索引的结果提交给订阅者，索引是从0开始的。其流程图如下： 

filter操作符是对源Observable产生的结果按照指定条件进行过滤，只有满足条件的结果才会提交给订阅者

ofType操作符类似于filter操作符，区别在于ofType操作符是按照类型对结果进行过滤

first操作符是把源Observable产生的结果的第一个提交给订阅者，first操作符可以使用elementAt(0)和take(1)替代。

single操作符是对源Observable的结果进行判断，如果产生的结果满足指定条件的数量不为1，则抛出异常，否则把满足条件的结果提交给订阅者

last操作符把源Observable产生的结果的最后一个提交给订阅者，last操作符可以使用takeLast(1)替代。

ignoreElements操作符忽略所有源Observable产生的结果，只把Observable的onCompleted和onError事件通知给订阅者。ignoreElements操作符适用于不太关心Observable产生的结果，只是在Observable结束时(onCompleted)或者出现错误时能够收到通知。

sample操作符定期扫描源Observable产生的结果，在指定的时间间隔范围内对源Observable产生的结果进行采样

skip操作符针对源Observable产生的结果，跳过前面n个不进行处理，而把后面的结果提交给订阅者处理

skipLast操作符针对源Observable产生的结果，忽略Observable最后产生的n个结果，而把前面产生的结果提交给订阅者处理

take操作符是把源Observable产生的结果，提取前面的n个提交给订阅者，而忽略后面的结果

takeFirst操作符类似于take操作符，同时也类似于first操作符，都是获取源Observable产生的结果列表中符合指定条件的前一个或多个，与first操作符不同的是，first操作符如果获取不到数据，则会抛出NoSuchElementException异常，而takeFirst则会返回一个空的Observable，该Observable只有onCompleted通知而没有onNext通知。

takeLast操作符是把源Observable产生的结果的后n项提交给订阅者，提交时机是Observable发布onCompleted通知之时。

Combining Observables(Observable的组合操作符)

combineLatest操作符把两个Observable产生的结果进行合并，合并的结果组成一个新的Observable。这两个Observable中任意一个Observable产生的结果，都和另一个Observable最后产生的结果，按照一定的规则进行合并。

join操作符把类似于combineLatest操作符，也是两个Observable产生的结果进行合并，合并的结果组成一个新的Observable，但是join操作符可以控制每个Observable产生结果的生命周期，在每个结果的生命周期内，可以与另一个Observable产生的结果按照一定的规则进行合并

groupJoin操作符非常类似于join操作符，区别在于join操作符中第四个参数的传入函数不一致

merge操作符是按照两个Observable提交结果的时间顺序，对Observable进行合并，如ObservableA每隔500毫秒产生数据为0,5,10,15,20；而ObservableB每隔500毫秒产生数据0,10,20,30,40，其中第一个数据延迟500毫秒产生，最后合并结果为：0,0,5,10,10,20,15,30,20,40

从merge操作符的流程图可以看出，一旦合并的某一个Observable中出现错误，就会马上停止合并，并对订阅者回调执行onError方法，而mergeDelayError操作符会把错误放到所有结果都合并完成之后才执行

startWith操作符是在源Observable提交结果之前，插入指定的某些数据

switchOnNext操作符是把一组Observable转换成一个Observable，转换规则为：对于这组Observable中的每一个Observable所产生的结果，如果在同一个时间内存在两个或多个Observable提交的结果，只取最后一个Observable提交的结果给订阅者

zip操作符是把两个observable提交的结果，严格按照顺序进行合并

Error Handling Operators(Observable的错误处理操作符)

onErrorReturn操作符是在Observable发生错误或异常的时候（即将回调oError方法时），拦截错误并执行指定的逻辑，返回一个跟源Observable相同类型的结果，最后回调订阅者的onComplete方法

onErrorResumeNext操作符跟onErrorReturn类似，只不过onErrorReturn只能在错误或异常发生时只返回一个和源Observable相同类型的结果，而onErrorResumeNext操作符是在错误或异常发生时返回一个Observable，也就是说可以返回多个和源Observable相同类型的结果

onExceptionResumeNext操作符和onErrorResumeNext操作符类似，不同的地方在于onErrorResumeNext操作符是当Observable发生错误或异常时触发，而onExceptionResumeNext是当Observable发生异常时才触发。

retry操作符是当Observable发生错误或者异常时，重新尝试执行Observable的逻辑，如果经过n次重新尝试执行后仍然出现错误或者异常，则最后回调执行onError方法；当然如果源Observable没有错误或者异常出现，则按照正常流程执行。

retryWhen操作符类似于retry操作符，都是在源observable出现错误或者异常时，重新尝试执行源observable的逻辑，不同在于retryWhen操作符是在源Observable出现错误或者异常时，通过回调第二个Observable来判断是否重新尝试执行源Observable的逻辑，如果第二个Observable没有错误或者异常出现，则就会重新尝试执行源Observable的逻辑，否则就会直接回调执行订阅者的onError方法。