快速了解异步编程 RxJava-白红宇

前言

前段时间写了一篇对协程的一些理解，里面提到了不管是协程还是callback，本质上其实提供的是一种异步无阻塞的编程模式；并且介绍了java中对异步无阻赛这种编程模式的支持，主要提到了Future和CompletableFuture；之后有同学在下面留言提到了RxJava，刚好最近在看微服务设计这本书，里面提到了响应式扩展(Reactive extensions,Rx)，而RxJava是Rx在JVM上的实现，所有打算对RxJava进一步了解。

RxJava简介

RxJava的官网地址：，

其中对RxJava进行了一句话描述：RxJava – Reactive Extensions for the JVM – a library for composing asynchronous and event-based programs using observable sequences for the Java VM.

大意就是：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。

更详细的说明在Netflix技术博客的一篇文章中描述了RxJava的主要特点：

易于并发从而更好的利用服务器的能力。

易于有条件的异步执行。

一种更好的方式来避免回调地狱。

一种响应式方法。

与CompletableFuture对比

之前提到CompletableFuture真正的实现了异步的编程模式，一个比较常见的使用场景：

CompletableFuture
    
      future = CompletableFuture.supplyAsync(耗时函数);Future
     
       f = future.whenComplete((v, e) -> {        System.out.println(v);        System.out.println(e);});System.out.println("other...");

下面用一个简单的例子来看一下RxJava是如何实现异步的编程模式：

bservable
    
      observable = Observable.just(1, 2)        .subscribeOn(Schedulers.io()).map(new Func1
     
      () {            @Override            public Long call(Integer t) {                try {                    Thread.sleep(1000); //耗时的操作                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }                return (long) (t * 2);            }        });observable.subscribe(new Subscriber
      
       () {    @Override    public void onCompleted() {        System.out.println("onCompleted");    }    @Override    public void onError(Throwable e) {        System.out.println("error" + e);    }    @Override    public void onNext(Long result) {        System.out.println("result = " + result);    }});System.out.println("other...");

Func1中以异步的方式执行了一个耗时的操作，Subscriber(观察者)被订阅到Observable(被观察者)中，当耗时操作执行完会回调Subscriber中的onNext方法。

其中的异步方式是在subscribeOn(Schedulers.io())中指定的，Schedulers.io()可以理解为每次执行耗时操作都启动一个新的线程。

结构上其实和CompletableFuture很像，都是异步的执行一个耗时的操作，然后在有结果的时候主动告诉我结果。那我们还需要RxJava干嘛，不知道你有没有注意，上面的例子中其实提供2条数据流[1,2]，并且处理完任何一个都会主动告诉我，当然这只是它其中的一项功能，RxJava还有很多好用的功能，在下面的内容会进行介绍。

异步观察者模式

上面这段代码有没有发现特别像中的：观察者模式；首先提供一个被观察者Observable，然后把观察者Subscriber添加到了被观察者列表中；

RxJava中一共提供了四种角色：Observable、Observer、Subscriber、Subjects

Observables和Subjects是两个被观察者，Observers和Subscribers是观察者；

当然我们也可以查看一下源码，看一下jdk中的Observer和RxJava的Observer

jdk中的Observer：

public interface Observer {    void update(Observable o, Object arg);}

RxJava的Observer:

public interface Observer
    
      {    void onCompleted();    void onError(Throwable e);    void onNext(T t);}

同时可以发现Subscriber是implements Observer的：

public abstract class Subscriber
    
      implements Observer
     
      , Subscription

可以发现RxJava中在Observer中引入了2个新的方法：onCompleted()和onError()

onCompleted()：即通知观察者Observable没有更多的数据，事件队列完结

onError():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，不允许再有事件发出。

正是因为RxJava提供了同步和异步两种方式进行事件的处理，个人觉得异步的方式更能体现RxJava的价值，所以这里给他命名为异步观察者模式。

好了，下面正式介绍RxJava的那些灵活的操作符，这里仅仅是简单的介绍和简单的实例，具体用在什么场景下，会在以后的文章中介绍

Maven引入


        
     
      io.reactivex
         
     
      rxjava
         
     
      1.2.4

创建Observable

1.create()创建一个Observable，并为它定义事件触发规则

Observable
    
      observable = Observable            .create(new Observable.OnSubscribe
     
      () {                @Override                public void call(Subscriber
       observer) {                    for (int i = 0; i < 5; i++) {                        observer.onNext(i);                    }                    observer.onCompleted();                }            });observable.subscribe(new Observer
      
       () {...});

2.from()可以从一个列表中创建一个Observable，Observable将发射出列表中的每一个元素

List
    
      items = new ArrayList
     
      ();for (int i = 0; i < 5; i++) {    items.add(i);}Observable
      
        observable = Observable.from(items);observable.subscribe(new Observer
       
        () {...});

3.just()将传入的参数依次发送出来

Observable
    
      observable = Observable.just(1, 2, 3);observable.subscribe(new Observer
     
      () {...});

过滤Observable

1.filter()来过滤我们观测序列中不想要的值

List
    
      items = new ArrayList
     
      ();for (int i = 0; i < 5; i++) {    items.add(i);}Observable
      
        observable = Observable.from(items).filter(        new Func1
       
        () {            @Override            public Boolean call(Integer t) {                return t == 1;            }        });observable.subscribe(new Observer
        
         () {...});

2.take()和taskLast()分别取前几个元素和后几个元素

List
    
      items = new ArrayList
     
      ();for (int i = 0; i < 5; i++) {    items.add(i);}Observable
      
        observable = Observable.from(items).take(3);observable.subscribe(new Observer
       
        () {...});

Observable
    
      observable = Observable.from(items).takeLast(2);

3.distinct()和distinctUntilChanged()

distinct()过滤掉重复的值

List
    
      items = new ArrayList
     
      ();items.add(1);items.add(10);items.add(10);Observable
      
        observable = Observable.from(items).distinct();observable.subscribe(new Observer
       
        () {...});

distinctUntilChanged()列发射一个不同于之前的一个新值时让我们得到通知

List
    
      items = new ArrayList
     
      ();items.add(1);items.add(100);items.add(100);items.add(200);Observable
      
        observable = Observable.from(items).distinctUntilChanged();observable.subscribe(new Observer
       
        () {...});

4.first()和last()分别取第一个元素和最后一个元素

List
    
      items = new ArrayList
     
      ();for (int i = 0; i < 5; i++) {    items.add(i);}// Observable
      
        observable = Observable.from(items).first();Observable
       
         observable = Observable.from(items).last();observable.subscribe(new Observer
        
         () {...});

5.skip()和skipLast()分别从前或者后跳过几个元素

List
    
      items = new ArrayList
     
      ();for (int i = 0; i < 5; i++) {    items.add(i);}// Observable
      
        observable = Observable.from(items).skip(2);Observable
       
         observable = Observable.from(items).skipLast(2);observable.subscribe(new Observer
        
         () {...});

6.elementAt()取第几个元素进行发射

List
    
      items = new ArrayList
     
      ();for (int i = 0; i < 5; i++) {    items.add(i);}Observable
      
        observable = Observable.from(items).elementAt(2);observable.subscribe(new Observer
       
        () {...});

7.sample()指定发射间隔进行发射

List
    
      items = new ArrayList
     
      ();for (int i = 0; i < 50000; i++) {    items.add(i);}Observable
      
        observable = Observable.from(items).sample(1,TimeUnit.MICROSECONDS);observable.subscribe(new Observer
       
        () {...});

8.timeout()设定的时间间隔内如果没有得到一个值则发射一个错误

List
    
      items = new ArrayList
     
      ();for (int i = 0; i < 5; i++) {    items.add(i);}Observable
      
        observable = Observable.from(items).timeout(1,TimeUnit.MICROSECONDS);observable.subscribe(new Observer
       
        () {...onError()...});

9.debounce()在一个指定的时间间隔过去了仍旧没有发射一个，那么它将发射最后的那个

List
    
      items = new ArrayList
     
      ();for (int i = 0; i < 5; i++) {    items.add(i);}Observable
      
        observable = Observable.from(items).debounce(1,TimeUnit.MICROSECONDS);observable.subscribe(new Observer
       
        () {...});

转换Observable

1.map()接收一个指定的Func对象然后将它应用到每一个由Observable发射的值上

List
    
      items = new ArrayList
     
      ();for (int i = 0; i < 5; i++) {    items.add(i);}Observable
      
        observable = Observable.from(items).map(        new Func1
       
        () {            @Override            public Integer call(Integer t) {                return t * 2;            }        });observable.subscribe(new Observer
        
         () {...});

2.flatMap()函数提供一种铺平序列的方式，然后合并这些Observables发射的数据

final Scheduler scheduler = Schedulers.from(Executors.newFixedThreadPool(3));List
    
      items = new ArrayList
     
      ();for (int i = 0; i < 5; i++) {    items.add(i);}Observable
      
        observable = Observable.from(items).flatMap(        new Func1
       
        >() {            @Override            public Observable
         call(Integer t) {                List
        
          items = new ArrayList
         
          (); items.add(t); items.add(99999); return Observable.from(items).subscribeOn(scheduler); } });observable.subscribe(new Observer
          
           () {...});

重要的一点提示是关于合并部分：它允许交叉。这意味着flatMap()不能够保证在最终生成的Observable中源Observables确切的发射

顺序。

3.concatMap()函数解决了flatMap()的交叉问题，提供了一种能够把发射的值连续在一起的铺平函数，而不是合并它们。

示例代码同上，将flatMap替换为concatMap，输出的结果来看是有序的

4.switchMap()和flatMap()很像，除了一点：每当源Observable发射一个新的数据项（Observable）时，它将取消订阅并停止监视之前那个数据项产生的Observable，并开始监视当前发射的这一个。

示例代码同上，将flatMap替换为switchMap，输出的结果只剩最后一个值

5.scan()是一个累积函数，对原始Observable发射的每一项数据都应用一个函数，计算出函数的结果值，并将该值填充回可观测序列，等待和下一次发射的数据一起使用。

List
    
      items = new ArrayList
     
      ();for (int i = 0; i < 5; i++) {    items.add(i);}Observable
      
        observable = Observable.from(items).scan(        new Func2
       
        () {            @Override             public Integer call(Integer t1, Integer t2) {                System.out.println(t1 + "+" + t2);                return t1 + t2;            }        });observable.subscribe(new Observer
        
         () {...});

6.groupBy()来分组元素

List
    
      items = new ArrayList
     
      ();for (int i = 0; i < 5; i++) {    items.add(i);}Observable
      
       
        > observable = Observable                .from(items).groupBy(new Func1
        
         () {                    @Override                    public Integer call(Integer t) {                        return t % 3;                    }                });observable.subscribe(new Observer
         
          
           >() { @Override public void onNext(final GroupedObservable
           
             t) { t.subscribe(new Action1
            
             () { @Override public void call(Integer value) { System.out.println("key:" + t.getKey()+ ", value:" + value); } });});

7.buffer()函数将源Observable变换一个新的Observable，这个新的Observable每次发射一组列表值而不是一个一个发射。

List
    
      items = new ArrayList
     
      ();for (int i = 0; i < 5; i++) {    items.add(i);}Observable
      
       
        > observable = Observable.from(items).buffer(2);observable.subscribe(new Observer
        
         
          >() {...});

8.window()函数和 buffer()很像，但是它发射的是Observable而不是列表

List
    
      items = new ArrayList
     
      ();for (int i = 0; i < 5; i++) {    items.add(i);}Observable
      
       
        > observable = Observable.from(items).window(2);observable.subscribe(new Observer
        
         
          >() { @Override public void onNext(Observable
          
            t) { t.subscribe(new Action1
           
            () { @Override public void call(Integer t) { System.out.println("this Action1 = " + this+ ",result = " + t); } }); //onCompleted和onError});

9.cast()它将源Observable中的每一项数据都转换为新的类型，把它变成了不同的Class

List
    
      items = new ArrayList
     
      ();items.add(new Son());items.add(new Son());items.add(new Father());items.add(new Father());Observable
      
        observable = Observable.from(items).cast(Son.class);observable.subscribe(new Observer
       
        () {...});class Father {}class Son extends Father {}

组合Observables

1.merge()方法将帮助你把两个甚至更多的Observables合并到他们发射的数据项里

List
    
      items1 = new ArrayList
     
      ();for (int i = 0; i < 5; i++) {    items1.add(i);}List
      
        items2 = new ArrayList
       
        ();for (int i = 5; i < 10; i++) {    items2.add(i);}Observable
        
          observable1 = Observable.from(items1);Observable
         
           observable2 = Observable.from(items2);Observable
          
            observableMerge = Observable.merge(observable1,observable2);observable.subscribe(new Observer
           
            () {...});

2.zip()合并两个或者多个Observables发射出的数据项，根据指定的函数 Func* 变换它们，并发射一个新值

List
    
      items1 = new ArrayList
     
      ();for (int i = 0; i < 5; i++) {    items1.add(i);}List
      
        items2 = new ArrayList
       
        ();for (int i = 5; i < 10; i++) {    items2.add(i);}Observable
        
          observable1 = Observable.from(items1);Observable
         
           observable2 = Observable.from(items2);Observable
          
            observableZip = Observable.zip(observable1, observable2, new Func2
           
            () { @Override public Integer call(Integer t1, Integer t2) { return t1 * t2; } });observable.subscribe(new Observer
            
             () {...});

3.combineLatest()把两个Observable产生的结果进行合并，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。

Observable
    
      observable1 = Observable.interval(1000,TimeUnit.MILLISECONDS);Observable
     
       observable2 = Observable.interval(1000,TimeUnit.MILLISECONDS);Observable.combineLatest(observable1, observable2,        new Func2
      
       () {            @Override            public Long call(Long t1, Long t2) {                System.out.println("t1 = " + t1 + ",t2 = " + t2);                return t1 + t2;            }        }).subscribe(new Observer
       
        () {...});Thread.sleep(100000);

4.join()类似combineLatest()，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

Observable
    
      observable1 = Observable.interval(1000,                TimeUnit.MILLISECONDS);        Observable
     
       observable2 = Observable.interval(1000,                TimeUnit.MILLISECONDS);        observable1.join(observable2, new Func1
      
       >() {            @Override            public Observable
       
         call(Long t) {                System.out.println("left=" + t);                return Observable.just(t).delay(1000, TimeUnit.MILLISECONDS);            }        }, new Func1
        
         >() {            @Override            public Observable
         
           call(Long t) { System.out.println("right=" + t); return Observable.just(t).delay(1000, TimeUnit.MILLISECONDS); } }, new Func2
          
           () { @Override public Long call(Long t1, Long t2) { return t1 + t2; } }).subscribe(new Observer
           
            () { @Override public void onCompleted() { System.out.println("Observable completed"); } @Override public void onError(Throwable e) { System.out.println("Oh,no! Something wrong happened！"); } @Override public void onNext(Long t) { System.out.println("[result=]" + t); } }); Thread.sleep(100000);

5.switchOnNext()把一组Observable转换成一个Observable，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

Observable
    
     
      > observable = Observable.interval(2, TimeUnit.SECONDS)        .map(new Func1
      
       >() {            @Override            public Observable
       
         call(Long aLong) {                return Observable.interval(1, TimeUnit.MILLISECONDS).take(5);            }        }).take(2);Observable.switchOnNext(observable).subscribe(new Observer
        
         () {...});Thread.sleep(1000000);

6.startWith()在Observable开始发射他们的数据之前，startWith()通过传递一个参数来先发射一个数据序列

Observable.just(1000, 2000).startWith(1, 2).subscribe(new Observer
    
     () {...});

总结

本文主要对rxjava进行了简单的介绍，从异步编程这个角度对rxjava进行了分析；并且针对Observable的过滤，转换，组合的API进行了简单的介绍，当然我们更关心的是rxjava有哪些应用场景。

作者：ksfzhaohui

来源：51CTO