快速理解RxJava源码的设计理念

前言

我在看过几篇关于RxJava源码分析的博客后，不知是我的水平有限还是源码过于博大精深，导致花了很长的时间才搞清楚其运行原理。我个人觉得应该有更好的办法来快速剖析理解，于是决定写下本文。
本文适合已经看过一些RxJava源码分析资料的同学，不过没看过也没关系。在看本文时可参考这篇博客：RxJava基本流程和lift源码分析，它说得比较全，在此感谢博主大头鬼Bruce。

一、初探RxJava

【以下摘录了RxJava基本流程和lift源码分析】
我们先来看一段最基本的代码，分析这段代码在RxJava中是如何实现的。

Observable.OnSubscribe<String> onSubscriber1 = new Observable.OnSubscribe<String>() {
    @Override
    public void call(Subscriber<? super String> subscriber) {
        subscriber.onNext("1");
        subscriber.onCompleted();
    }
};
Subscriber<String> subscriber1 = new Subscriber<String>() {
    @Override
    public void onCompleted() {

    }

    @Override
    public void onError(Throwable e) {

    }

    @Override
    public void onNext(String s) {

    }
};

Observable.create(onSubscriber1)
        .subscribe(subscriber1);

首先我们来看一下Observable.create的代码：

public final static <T> Observable<T> create(OnSubscribe<T> f) {
    return new Observable<T>(hook.onCreate(f));
}

protected Observable(OnSubscribe<T> f) {
    this.onSubscribe = f;
}

直接就是调用了Observable的构造函数来创建一个新的Observable对象，这个对象我们暂时标记为observable1，以便后面追溯。
同时，会将我们传入的OnSubscribe对象onSubscribe1保存在observable1的onSubscribe属性中，这个属性在后面的上下文中很重要，大家留心一下。

接下来我们来看看subscribe方法。

public final Subscription subscribe(Subscriber<? super T> subscriber) {
    return Observable.subscribe(subscriber, this);
}

private static <T> Subscription subscribe(Subscriber<? super T> subscriber, Observable<T> observable) {
    ...
    subscriber.onStart();
    hook.onSubscribeStart(observable, observable.onSubscribe).call(subscriber);
    return hook.onSubscribeReturn(subscriber);
}

可以看到，subscribe之后，就直接调用了observable1.onSubscribe.call方法，也就是我们代码中的onSubscribe1对象的call方法
，传入的参数就是我们代码中定义的subscriber1对象。call方法中所做的事情就是调用传入的subscriber1对象的onNext和onComplete方法。
这样就实现了观察者和被观察者之间的通讯。
【摘录结束】
好了，总结一下：

• 处理数据是订阅类Subscriber的职责

入门结束，下面看看带操作符的情况。

二、带操作符的RxJava应用

【以下摘录了RxJava基本流程和lift源码分析】
先展示Demo：

Observable.OnSubscribe<String> onSubscriber1 = new Observable.OnSubscribe<String>() {
    @Override
    public void call(Subscriber<? super String> subscriber) {
        subscriber.onNext("1");
        subscriber.onCompleted();
    }
};
Subscriber<Integer> subscriber1 = new Subscriber<Integer>() {
    @Override
    public void onCompleted() {

    }

    @Override
    public void onError(Throwable e) {

    }

    @Override
    public void onNext(Integer i) {

    }
};
Func1<String, Integer> transformer1 = new Func1<String, Integer>() {
    @Override
    public Integer call(String s) {
        return Integer.parseInt(s);
    }
};

Observable.create(onSubscriber1)
        .map(transformer1)
        .subscribe(subscriber1);

和刚才不同的是我们在create之后调用了map方法，然后才调用subscribe方法。
【摘录结束】
再贴上RxJava的执行流程图：

我先根据这张图给出RxJava能这样运行的3条准则：

1. 从create函数能向下执行到subscribe，靠的是返回Observable类的对象；
2. 从subscribe函数能再向上执行到onSubscriber1，靠的是下面的Observable对象能够调用上面Observable对象的onSubscribe属性；
3. 从上面能再次往下依次对数据进行处理，靠的是Subscriber责任链。

为什么我不先分析源码而先给准则呢？我发现如果在不知道准则（或者称作设计思路）情况下看源码就会“见树不见林”，而知道了准则就把握了框架脉络，剩下的只是到源码中找答案而已。既然本文标榜了“快速理解RxJava源码的设计理念”，那当然不能徒有虚名。下面我们到源码中找答案。

首先我们来证明准则1：

map方法的代码如下:

public final <R> Observable<R> map(Func1<? super T, ? extends R> func) {
    return lift(new OperatorMap<T, R>(func));
}

map返回的是Observable，证明完毕。快吧，就这么快。在此将map返回的Observable对象标记为observable2。

再证明准则2：

对照demo中的代码，我们调用map之后，就调用了subscribe方法，也就是调用了这里的observable2的subscribe方法。
根据上面的介绍，调用subscribe之后，就会调用observable2.onSubscribe.call方法：

public final <R> Observable<R> lift(final Operator<? extends R, ? super T> operator) {
    return new Observable<R>(new OnSubscribe<R>() {
        @Override
        public void call(Subscriber<? super R> o) {
            Subscriber<? super T> st = hook.onLift(operator).call(o);
            st.onStart();
            onSubscribe.call(st);
        }
    });
}

其中，call函数的第一句与准则3的证明有关，暂时不看。第二句也不看（不好意思，我没看懂这句干什么的，不过不影响继续分析），我们看第三句：

onSubscribe.call(st);

这句很关键，准则2的证明靠他了。我们要搞明白onSubscribe是谁的属性。我将demo换个方式写出来：

...
Observable.create(onSubscriber1);
observable1.map(transformer1);
observable2.subscribe(subscriber1);

map函数是observable1的，那么lift函数也是observable1的，按Java语法规定内部类可以调用外部类的属性，所以onSubscribe是observable1的。这样就实现了observable2跨入到observable1的目的。证毕。

最后证明准则3：

说实话，写到这里我感觉还是有部分同学没明白怎么回事。不过没关系，我将会继续围绕讲述。
我们再来看看observable2.onSubscribe.call方法：

public final <R> Observable<R> lift(final Operator<? extends R, ? super T> operator) {
    return new Observable<R>(new OnSubscribe<R>() {
        @Override
        public void call(Subscriber<? super R> o) {
            Subscriber<? super T> st = hook.onLift(operator).call(o);
            st.onStart();
            onSubscribe.call(st);
        }
    });
}

前面说了，call函数的第一句与准则3的证明有关。我们先不看它做了什么，返回值给了st，st是个Subscriber对象。我们在第一节总结说了，处理数据是订阅类Subscriber的职责，因此st有处理数据的职责。再看第三句，将st给了observable1。问题来了，准则3想要运行，就必须有Subscriber责任链。“链”在哪里？不用猜了，我直接告诉你答案：往下“链”的代码在：

Subscriber<? super T> st = hook.onLift(operator).call(o);

我们看看OperatorMap的call方法：

@Override
public Subscriber<? super T> call(final Subscriber<? super R> o) {
    return new Subscriber<T>(o) {
        @Override
        public void onNext(T t) {
            o.onNext(transformer.call(t));
        }
    };
}

入口参数o在Demo里就是subscriber1对象。我们看它的这句：

o.onNext(transformer.call(t));

按照语法规定，是先执行括号里的。我把它写得再直白一点：

临时数据=map(处理前的数据);//本步骤处理
subscriber1.onNext(临时数据);//提交给下一步处理

往上“链”的代码在：

onSubscribe.call(st);

总结一下：
在observable2这种操作符返回的被观察者中，OnSubscribe要做两件事：

1. 在本级中生成订阅类Subscriber，在Subscriber中将本级的操作（map）与下一级操作连接起来（向下链接）
2. 将本级中生成订阅类Subscriber交给上一级Observable，方便上一级向下链接

因此，在此的订阅类Subscriber的职责实际上有两个：

1. 处理数据
2. 连接下一个步骤的Subscriber
   再上一张图帮助消化：
   

后记：RxJava为什么这么搞

相信你对lift流程图挺有印象：

我看到后第一个感觉就是：有必要搞得这么复杂吗？幸好还记得设计模式中的装饰者模式和责任链模式，还能够大体上理解。不过老问题依然存在：它这么搞有必要吗？学习一个陌生的事物最好的办法就是拿一个熟悉的事物进行对比，回想一下软件在运行前会进行什么工作？答案是配置。在代码

Observable.create(onSubscriber1)
          .map(transformer1)
          .subscribe(subscriber1);

create也好，map也罢，都是配置。再问个问题，软件配置好了怎么运行？要么是点击软件，要么是命令启动。subscribe就是启动。好了，我们可以进行抽象了。无论是RxJava还是软件，其核心就是“配置+启动”。说了RxJava与软件的相同之处，它俩有什么不同吗？你看软件是先配置再启动对吧，没见过还要像”lift流程图”一样上串下跳吧。这就是RxJava的设计理念不同了。我当时在想，如果我来设计，我会先create一个Observable对象，然后将map这类的操作符放到Observable对象里的一个”操作队列”里面，这样配置就完成了。等需要启动时，调用subscribe启动”操作队列”处理数据，你看代码执行流程不是很简单吗。这种实现办法是通过数据结构达成的，优点就是源码执行流程清楚简单，缺点就是这个对象职责过多。而RxJava是通过责任链模式达成的，优点是职责分散，缺点就是源码执行起来上串下跳。不过RxJava在设计时已经为用户考虑到这点，实际上如果你不看源码只是使用RxJava，对你而言代码的执行就是一条线下来也很清晰。好了，就讲到这吧，希望对理解RxJava能有所帮助。

参考文档

RxJava基本流程和lift源码分析
RxJava源码初探