一、基础篇
RxJava正在Android开发者中变的越来越流行。唯一的问题就是上手不容易,尤其是大部分人之前都是使用命令式编程语言。但是一旦你弄明白了,你就会发现RxJava真是太棒了。
这里仅仅是帮助你了解RxJava,整个系列共有四篇文章,希望你看完这四篇文章之后能够了解RxJava背后的思想,并且喜欢上RxJava。
基础
RxJava最核心的两个东西是Observables(被观察者,事件源)和Subscribers(观察者)。Observables发出一系列事件,Subscribers处理这些事件。这里的事件可以是任何你感兴趣的东西(触摸事件,web接口调用返回的数据。。。)
一个Observable可以发出零个或者多个事件,知道结束或者出错。每发出一个事件,就会调用它的Subscriber的onNext方法,最后调用Subscriber.onNext()
或者Subscriber.onError()
结束。
Rxjava的看起来很想设计模式中的观察者模式,但是有一点明显不同,那就是如果一个Observerble没有任何的的Subscriber,那么这个Observable是不会发出任何事件的。
Hello World
创建一个Observable对象很简单,直接调用Observable.create即可
1 | Observable<String> myObservable = Observable.create( |
这里定义的Observable对象仅仅发出一个Hello World字符串,然后就结束了。接着我们创建一个Subscriber来处理Observable对象发出的字符串。
1 | Subscriber<String> mySubscriber = new Subscriber<String>() { |
这里subscriber仅仅就是打印observable发出的字符串。通过subscribe函数就可以将我们定义的myObservable对象和mySubscriber对象关联起来,这样就完成了subscriber对observable的订阅。myObservable.subscribe(mySubscriber);
一旦mySubscriber订阅了myObservable,myObservable就是调用mySubscriber对象的onNext和onComplete方法,mySubscriber就会打印出Hello World!
更简洁的代码
是不是觉得仅仅为了打印一个hello world要写这么多代码太啰嗦?我这里主要是为了展示RxJava背后的原理而采用了这种比较啰嗦的写法,RxJava其实提供了很多便捷的函数来帮助我们减少代码。
首先来看看如何简化Observable对象的创建过程。RxJava内置了很多简化创建Observable对象的函数,比如Observable.just就是用来创建只发出一个事件就结束的Observable对象,上面创建Observable对象的代码可以简化为一行Observable<String> myObservable = Observable.just("Hello, world!");
接下来看看如何简化Subscriber,上面的例子中,我们其实并不关心OnComplete和OnError,我们只需要在onNext的时候做一些处理,这时候就可以使用Action1类。
1 | Action1<String> onNextAction = new Action1<String>() { |
subscribe方法有一个重载版本,接受三个Action1类型的参数,分别对应OnNext,OnComplete, OnError函数。myObservable.subscribe(onNextAction, onErrorAction, onCompleteAction);
这里我们并不关心onError和onComplete,所以只需要第一个参数就可以
1 | myObservable.subscribe(onNextAction); |
上面的代码最终可以写成这样
1 | Observable.just("Hello, world!") |
使用java8的lambda可以使代码更简洁
1 | Observable.just("Hello, world!") |
Android开发中,强烈推荐使用retrolambda这个gradle插件,这样你就可以在你的代码中使用lambda了。
变换
让我们做一些更有趣的事情吧!
比如我想在hello world中加上我的签名,你可能会想到去修改Observable对象:
1 | Observable.just("Hello, world! -Dan") |
如果你能够改变Observable对象,这当然是可以的,但是如果你不能修改Observable对象呢?比如Observable对象是第三方库提供的?比如我的Observable对象被多个Subscriber订阅,但是我只想在对某个订阅者做修改呢?
那么在Subscriber中对事件进行修改怎么样呢?比如下面的代码:
1 | Observable.just("Hello, world!") |
这种方式仍然不能让人满意,因为我希望我的Subscribers越轻量越好,因为我有可能会在mainThread中运行subscriber。另外,根据响应式函数编程的概念,Subscribers更应该做的事情是“响应”,响应Observable发出的事件,而不是去修改。如果我能在某些中间步骤中对“Hello World!”进行变换是不是很酷?
操作符(Operators)
操作符就是为了解决对Observable对象的变换的问题,操作符用于在Observable和最终的Subscriber之间修改Observable发出的事件。RxJava提供了很多很有用的操作符。
比如map操作符,就是用来把把一个事件转换为另一个事件的。
1 | Observable.just("Hello, world!") |
使用lambda可以简化为
1 | Observable.just("Hello, world!") |
是不是很酷?map()操作符就是用于变换Observable对象的,map操作符返回一个Observable对象,这样就可以实现链式调用,在一个Observable对象上多次使用map操作符,最终将最简洁的数据传递给Subscriber对象。
map操作符进阶
map操作符更有趣的一点是它不必返回Observable对象返回的类型,你可以使用map操作符返回一个发出新的数据类型的observable对象。
比如上面的例子中,subscriber并不关心返回的字符串,而是想要字符串的hash值
1 | Observable.just("Hello, world!") |
很有趣吧?我们初始的Observable返回的是字符串,最终的Subscriber收到的却是Integer,当然使用lambda可以进一步简化代码:
1 | Observable.just("Hello, world!") |
前面说过,Subscriber做的事情越少越好,我们再增加一个map操作符
1 | Observable.just("Hello, world!") |
不服?
是不是觉得我们的例子太简单,不足以说服你?你需要明白下面的两点:
1.Observable和Subscriber可以做任何事情
Observable可以是一个数据库查询,Subscriber用来显示查询结果;Observable可以是屏幕上的点击事件,Subscriber用来响应点击事件;Observable可以是一个网络请求,Subscriber用来显示请求结果。
2.Observable和Subscriber是独立于中间的变换过程的。
在Observable和Subscriber中间可以增减任何数量的map。整个系统是高度可组合的,操作数据是一个很简单的过程。
二、操作符
在第一节中,我介绍了RxJava的一些基础知识,同时也介绍了map()操作符。当然如果你并没有意愿去使用RxJava我一点都不诧异,毕竟才接触了这么点。看完这篇blog,我相信你肯定想立即在你的项目中使用RxJava了,这篇blog将介绍许多RxJava中的操作符,RxJava的强大性就来自于它所定义的操作符。
首先先看一个例子:
准备工作
假设我有这样一个方法:
这个方法根据输入的字符串返回一个网站的url列表(啊哈,搜索引擎)Observable<List<String>> query(String text);
现在我希望构建一个健壮系统,它可以查询字符串并且显示结果。根据上一篇blog的内容,我们可能会写出下面的代码:
1 | query("Hello, world!") |
这种代码当然是不能容忍的,因为上面的代码使我们丧失了变化数据流的能力。一旦我们想要更改每一个URL,只能在Subscriber中来做。我们竟然没有使用如此酷的map()操作符!!!
当然,我可以使用map操作符,map的输入是urls列表,处理的时候还是要for each遍历,一样很蛋疼。
万幸,还有Observable.from()方法,它接收一个集合作为输入,然后每次输出一个元素给subscriber:
1 | Observable.from("url1", "url2", "url3") |
我们来把这个方法使用到刚才的场景:
1 | query("Hello, world!") |
虽然去掉了for each循环,但是代码依然看起来很乱。多个嵌套的subscription不仅看起来很丑,难以修改,更严重的是它会破坏某些我们现在还没有讲到的RxJava的特性。
改进
救星来了,他就是flatMap()。Observable.flatMap()
接收一个Observable的输出作为输入,同时输出另外一个Observable。直接看代码:
1 | query("Hello, world!") |
这里我贴出了整个的函数代码,以方便你了解发生了什么,使用lambda可以大大简化代码长度:
1 | query("Hello, world!") |
flatMap()是不是看起来很奇怪?为什么它要返回另外一个Observable呢?理解flatMap的关键点在于,flatMap输出的新的Observable正是我们在Subscriber想要接收的。现在Subscriber不再收到List<String>
,而是收到一些列单个的字符串,就像Observable.from()
的输出一样。
这部分也是我当初学RxJava的时候最难理解的部分,一旦我突然领悟了,RxJava的很多疑问也就一并解决了。
还可以更好
flatMap()实在不能更赞了,它可以返回任何它想返回的Observable对象。
比如下面的方法:
1 | // 返回网站的标题,如果404了就返回null |
接着前面的例子,现在我不想打印URL了,而是要打印收到的每个网站的标题。问题来了,我的方法每次只能传入一个URL,并且返回值不是一个String,而是一个输出String的Observabl对象。使用flatMap()可以简单的解决这个问题。
1 | query("Hello, world!") |
使用lambda:
1 | query("Hello, world!") |
是不是感觉很不可思议?我竟然能将多个独立的返回Observable对象的方法组合在一起!帅呆了!
不止这些,我还将两个API的调用组合到一个链式调用中了。我们可以将任意多个API调用链接起来。大家应该都应该知道同步所有的API调用,然后将所有API调用的回调结果组合成需要展示的数据是一件多么蛋疼的事情。这里我们成功的避免了callback hell(多层嵌套的回调,导致代码难以阅读维护)。现在所有的逻辑都包装成了这种简单的响应式调用。
丰富的操作符
目前为止,我们已经接触了两个操作符,RxJava中还有更多的操作符,那么我们如何使用其他的操作符来改进我们的代码呢?
getTitle()返回null如果url不存在。我们不想输出”null”,那么我们可以从返回的title列表中过滤掉null值!
1 | query("Hello, world!") |
filter()输出和输入相同的元素,并且会过滤掉那些不满足检查条件的。
如果我们只想要最多5个结果:
1 | query("Hello, world!") |
take()输出最多指定数量的结果。
如果我们想在打印之前,把每个标题保存到磁盘:
1 | query("Hello, world!") |
doOnNext()允许我们在每次输出一个元素之前做一些额外的事情,比如这里的保存标题。
看到这里操作数据流是多么简单了么。你可以添加任意多的操作,并且不会搞乱你的代码。
RxJava包含了大量的操作符。操作符的数量是有点吓人,但是很值得你去挨个看一下,这样你可以知道有哪些操作符可以使用。弄懂这些操作符可能会花一些时间,但是一旦弄懂了,你就完全掌握了RxJava的威力。
你甚至可以编写自定义的操作符!这篇blog不打算将自定义操作符,如果你想的话,清自行Google吧。
感觉如何?
好吧,你是一个怀疑主义者,并且还很难被说服,那为什么你要关心这些操作符呢?
因为操作符可以让你对数据流做任何操作。
将一系列的操作符链接起来就可以完成复杂的逻辑。代码被分解成一系列可以组合的片段。这就是响应式函数编程的魅力。用的越多,就会越多的改变你的编程思维。
另外,RxJava也使我们处理数据的方式变得更简单。在最后一个例子里,我们调用了两个API,对API返回的数据进行了处理,然后保存到磁盘。但是我们的Subscriber并不知道这些,它只是认为自己在接收一个Observable
在第三部分中,我将介绍RxJava的另外一些很酷的特性,比如错误处理和并发,这些特性并不会直接用来处理数据。
三、响应式的好处
在第一篇中,我介绍了RxJava的基础知识。第二篇中,我向你展示了操作符的强大。但是你可能仍然没被说服。这篇里面,我讲向你展示RxJava的其他的一些好处,相信这篇足够让你去使用Rxjava.
错误处理
到目前为止,我们都没怎么介绍onComplete()和onError()函数。这两个函数用来通知订阅者,被观察的对象将停止发送数据以及为什么停止(成功的完成或者出错了)。
下面的代码展示了怎么使用这两个函数:
1 | Observable.just("Hello, world!") |
代码中的potentialException() 和 anotherPotentialException()有可能会抛出异常。每一个Observerable对象在终结的时候都会调用onCompleted()或者onError()方法,所以Demo中会打印”Completed!”或者”Ouch!”。
这种模式有以下几个优点:
1.只要有异常发生onError()一定会被调用
这极大的简化了错误处理。只需要在一个地方处理错误即可以。
2.操作符不需要处理异常
将异常处理交给订阅者来做,Observerable的操作符调用链中一旦有一个抛出了异常,就会直接执行onError()方法。
3.你能够知道什么时候订阅者已经接收了全部的数据。
知道什么时候任务结束能够帮助简化代码的流程。(虽然有可能Observable对象永远不会结束)
我觉得这种错误处理方式比传统的错误处理更简单。传统的错误处理中,通常是在每个回调中处理错误。这不仅导致了重复的代码,并且意味着每个回调都必须知道如何处理错误,你的回调代码将和调用者紧耦合在一起。
使用RxJava,Observable对象根本不需要知道如何处理错误!操作符也不需要处理错误状态-一旦发生错误,就会跳过当前和后续的操作符。所有的错误处理都交给订阅者来做。
调度器
假设你编写的Android app需要从网络请求数据(感觉这是必备的了,还有单机么?)。网络请求需要花费较长的时间,因此你打算在另外一个线程中加载数据。那么问题来了!
编写多线程的Android应用程序是很难的,因为你必须确保代码在正确的线程中运行,否则的话可能会导致app崩溃。最常见的就是在非主线程更新UI。
使用RxJava,你可以使用subscribeOn()指定观察者代码运行的线程,使用observerOn()指定订阅者运行的线程:
1 | myObservableServices.retrieveImage(url) |
是不是很简单?任何在我的Subscriber前面执行的代码都是在I/O线程中运行。最后,操作view的代码在主线程中运行.
最棒的是我可以把subscribeOn()和observerOn()添加到任何Observable对象上。这两个也是操作符!。我不需要关心Observable对象以及它上面有哪些操作符。仅仅运用这两个操作符就可以实现在不同的线程中调度。
如果使用AsyncTask或者其他类似的,我将不得不仔细设计我的代码,找出需要并发执行的部分。使用RxJava,我可以保持代码不变,仅仅在需要并发的时候调用这两个操作符就可以。
订阅(Subscriptions)
当调用Observable.subscribe(),会返回一个Subscription对象。这个对象代表了被观察者和订阅者之间的联系。
1 | ubscription subscription = Observable.just("Hello, World!") |
你可以在后面使用这个Subscription对象来操作被观察者和订阅者之间的联系.
1 | subscription.unsubscribe(); |
RxJava的另外一个好处就是它处理unsubscribing的时候,会停止整个调用链。如果你使用了一串很复杂的操作符,调用unsubscribe将会在他当前执行的地方终止。不需要做任何额外的工作!
总结
记住这个系列仅仅是对RxJava的一个入门介绍。RxJava中有更多的我没介绍的功能等你探索(比如backpressure)。当然我也不是所有的代码都使用响应式的方式–仅仅当代码复杂到我想将它分解成简单的逻辑的时候,我才使用响应式代码。
最初,我的计划是这篇文章作为这个系列的总结,但是我收到许多请求我介绍在Android中使用RxJava,所以你可以继续阅读第四篇了。我希望这个介绍能让你开始使用RxJava。如果你想学到更多,我建议你阅读RxJava的官方wiki。
四、在Android中使用响应式编程
在第1,2,3篇中,我大概介绍了RxJava是怎么使用的。下面我会介绍如何在Android中使用RxJava.
RxAndroid
RxAndroid是RxJava的一个针对Android平台的扩展。它包含了一些能够简化Android开发的工具。
首先,AndroidSchedulers提供了针对Android的线程系统的调度器。需要在UI线程中运行某些代码?很简单,只需要使用AndroidSchedulers.mainThread()
:
1 | retrofitService.getImage(url) |
如果你已经创建了自己的Handler,你可以使用HandlerThreadScheduler1将一个调度器链接到你的handler上。
接着要介绍的就是AndroidObservable,它提供了跟多的功能来配合Android的生命周期。bindActivity()和bindFragment()方法默认使用AndroidSchedulers.mainThread()来执行观察者代码,这两个方法会在Activity或者Fragment结束的时候通知被观察者停止发出新的消息。
1 | AndroidObservable.bindActivity(this, retrofitService.getImage(url)) |
我自己也很喜欢AndroidObservable.fromBroadcast()方法,它允许你创建一个类似BroadcastReceiver的Observable对象。下面的例子展示了如何在网络变化的时候被通知到:
1 | IntentFilter filter = new IntentFilter(ConnectivityManager.CONNECTIVITY_ACTION); |
最后要介绍的是ViewObservable,使用它可以给View添加了一些绑定。如果你想在每次点击view的时候都收到一个事件,可以使用ViewObservable.clicks(),或者你想监听TextView的内容变化,可以使用ViewObservable.text()。
1 | ViewObservable.clicks(mCardNameEditText, false) |
Retrofit
大名鼎鼎的Retrofit库内置了对RxJava的支持。通常调用发可以通过使用一个Callback对象来获取异步的结果:
1 | @GET("/user/{id}/photo") |
使用RxJava,你可以直接返回一个Observable对象。
1 | @GET("/user/{id}/photo") |
现在你可以随意使用Observable对象了。你不仅可以获取数据,还可以进行变换。
Retrofit对Observable的支持使得它可以很简单的将多个REST请求结合起来。比如我们有一个请求是获取照片的,还有一个请求是获取元数据的,我们就可以将这两个请求并发的发出,并且等待两个结果都返回之后再做处理:
1 | Observable.zip( |
在第二篇里我展示过一个类似的例子(使用flatMap())。这里我只是想展示以下使用RxJava+Retrofit可以多么简单地组合多个REST请求。
遗留代码,运行极慢的代码
Retrofit可以返回Observable对象,但是如果你使用的别的库并不支持这样怎么办?或者说一个内部的内码,你想把他们转换成Observable的?有什么简单的办法没?
绝大多数时候Observable.just() 和 Observable.from() 能够帮助你从遗留代码中创建 Observable 对象:
1 | private Object oldMethod() { ... } |
上面的例子中如果oldMethod()足够快是没有什么问题的,但是如果很慢呢?调用oldMethod()将会阻塞住他所在的线程。
为了解决这个问题,可以参考我一直使用的方法–使用defer()来包装缓慢的代码:
1 | private Object slowBlockingMethod() { ... } |
现在,newMethod()的调用不会阻塞了,除非你订阅返回的observable对象。
生命周期
我把最难的不分留在了最后。如何处理Activity的生命周期?主要就是两个问题:
1.在configuration改变(比如转屏)之后继续之前的Subscription。
比如你使用Retrofit发出了一个REST请求,接着想在listview中展示结果。如果在网络请求的时候用户旋转了屏幕怎么办?你当然想继续刚才的请求,但是怎么搞?
2.Observable持有Context导致的内存泄露
这个问题是因为创建subscription的时候,以某种方式持有了context的引用,尤其是当你和view交互的时候,这太容易发生!如果Observable没有及时结束,内存占用就会越来越大。
不幸的是,没有银弹来解决这两个问题,但是这里有一些指导方案你可以参考。
第一个问题的解决方案就是使用RxJava内置的缓存机制,这样你就可以对同一个Observable对象执行unsubscribe/resubscribe,却不用重复运行得到Observable的代码。cache() (或者 replay())会继续执行网络请求(甚至你调用了unsubscribe也不会停止)。这就是说你可以在Activity重新创建的时候从cache()的返回值中创建一个新的Observable对象。
1 | Observable<Photo> request = service.getUserPhoto(id).cache(); |
注意,两次sub是使用的同一个缓存的请求。当然在哪里去存储请求的结果还是要你自己来做,和所有其他的生命周期相关的解决方案一延虎,必须在生命周期外的某个地方存储。(retained fragment或者单例等等)。
第二个问题的解决方案就是在生命周期的某个时刻取消订阅。一个很常见的模式就是使用CompositeSubscription来持有所有的Subscriptions,然后在onDestroy()或者onDestroyView()里取消所有的订阅。
1 | private CompositeSubscription mCompositeSubscription |
你可以在Activity/Fragment的基类里创建一个CompositeSubscription对象,在子类中使用它。
注意! 一旦你调用了 CompositeSubscription.unsubscribe(),这个CompositeSubscription对象就不可用了, 如果你还想使用CompositeSubscription,就必须在创建一个新的对象了。
两个问题的解决方案都需要添加额外的代码,如果谁有更好的方案,欢迎告诉我。
总结
RxJava还是一个很新的项目,RxAndroid更是。RxAndroid目前还在活跃开发中,也没有多少好的例子。我打赌一年之后我的一些建议就会被看做过时了。