深入理解 RxJava2：從 observeOn 到作用域（4）

蝶翼的罪發表於2018-08-26
RxJava

前言

歡迎來到深入理解 RxJava2 系列第四篇。前一篇中我們認識了執行緒操作符，並詳細介紹了 subscribeOn 操作符，最後一個例子給大家介紹使用該操作符的注意事項，由於篇幅問題就戛然而止了。本文將繼續介紹 observeOn，並用這兩者做一些比較幫助大家深刻理解它們。

observeOn

前文我們提過subscribeOn是對上游起作用的，而observeOn恰恰相反是作用於下游的，因此從某種意義上說observeOn的功能更加強大與豐富。

方法描述

public final Flowable<T> observeOn(Scheduler scheduler, boolean delayError, int bufferSize)
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scheduler

深入理解 RxJava2：從 observeOn 到作用域（4）

如上圖所示，scheduler在這裡起的作用就是排程任務，下游消費者的onNext / onComplete / onError均會在傳入目標scheduler中執行。

delayError

delayError 顧名思義，當出現錯誤時，是否會延遲onError的執行。

為什麼會出現這樣的情況，因為消費的方法均是在Scheduler中執行的，因此會有生產和消費速率不一致的情形。那麼當出現錯誤時，可能佇列裡還有資料未傳遞給下游，因此delayError這個引數就是為了解決這個問題。

delayEror預設為false, 當出現錯誤時會直接越過未消費的佇列中的資料，在下游處理完當前的資料後會立即執行onError，如下圖所示：

深入理解 RxJava2：從 observeOn 到作用域（4）

如果為true則會保持和上游一致的順序向下遊排程onNext，最後執行onError。

bufferSize

這裡著重強調一下bufferSize這個引數，在Flowable與Observable的observeOn中都有這個引數，但是在兩者中bufferSize的效果是完全不一樣的，因為選擇的資料結構不一樣：

  • Flowable：queue = new SpscArrayQueue<T>(bufferSize)
  • Observable：queue = new SpscLinkedArrayQueue<T>(bufferSize)
SpscXXXQueue

上述的兩種佇列均是 RxJava 中提供的無鎖的單生產者單消費者的佇列，是 Fast Flow 和 BQueue 在 Java 中的實現，用以提升 RxJava 資料流的吞吐量。關於細節我們不再贅述，有興趣的讀者可以自己去搜尋。

但是在上面兩個佇列中，SpscArrayQueue是一個固定長度快取的佇列，當佇列滿了時繼續入隊，Flowable 會丟擲MissingBackpressureException。此外還有一個小細節，實際快取的長度大於等於傳入值的 2 的冪。例如傳入 20 會變成 32，而傳入 32 則還是 32，大家使用時請注意。

SpscLinkedArrayQueue與SpscArrayQueue相似，但當佇列滿後會自動擴容，因此永遠也不會導致 MBE，但是可能會因為消費和生產的速度不一致導致 OOM。

這裡也呼應了筆者在《深入理解 RxJava2：前世今生（1）》 中提到過的Flowable與Observable的差別。

作用域

上面我們提過，observeOn是對下游生效的，一個簡單的例子：

Flowable.just(1).observeOn(Schedulers.io())
        .subscribe(i -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        });
        
輸出：
RxCachedThreadScheduler-1
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但是當有多個操作符，且存在多次observeOn時，每個方法都是執行在什麼執行緒呢？

Flowable.just(1).observeOn(Schedulers.io())
        .map(i -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            return i;
        })
        .observeOn(Schedulers.computation())
        .subscribe(i -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        });
        
輸出：
RxCachedThreadScheduler-1
RxComputationThreadPool-1
複製程式碼

這裡就涉及到一些 RxJava 實現的細節，多數操作符是基於上游呼叫onNext / onComplete / onError 的進一步封裝，在不涉及包含Scheduler的操作符的情況下，在上游呼叫了observeOn後，後續操作符的方法都是執行在上游排程的執行緒。因此每個操作符所執行的執行緒都是由上游最近的一個observeOn的Scheduler決定。

因此筆者稱之為最近生效原則，但是請注意，observeOn是影響下游的，因此操作符所執行的執行緒受的是最近上游的observeOn影響，切莫記反了。

示例

因此在實際使用中靈活的使用observeOn，使得程式碼的效率最大化。這裡筆者再舉個例子：

Flowable.just(new File("input.txt"))
        .map(f -> new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream(f))))
        .observeOn(Schedulers.io())
        .flatMap(r -> Flowable.<String, BufferedReader>generate(() -> r, (br, e) -> {
            String s = br.readLine();
            if (s != null) {
                e.onNext(s);
            } else {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                e.onComplete();
            }
        }, BufferedReader::close))
        .observeOn(Schedulers.computation())
        .map(Integer::parseInt)
        .reduce(0, (total, item) -> {
            System.out.println(item);
            return total + item;
        })
        .subscribe(s -> {
            System.out.println("total: " + s);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        });
        
輸出：
RxCachedThreadScheduler-1
1
2
3
4
5
total: 15
RxComputationThreadPool-1
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如上程式碼所示，我們從 input.txt 讀出每行的字串，然後轉成一個 int, 最後求和。這裡我們靈活地使用了兩次observeOn，在讀檔案時，排程至IoScheduler，隨後做計算工作時排程至ComputationScheduler，從控制檯的輸出可以見執行緒的的確確是我們所期望的。當然這裡求和只是一個示例，讀者們可以舉一反三。

事實上上面的程式碼還不是最優的：

Flowable.just(new File("input.txt"))
        .map(f -> new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream(f))))
        .observeOn(Schedulers.io())
        .flatMap(r -> Flowable.<String, BufferedReader>generate(() -> r, (br, e) -> {
            String s = br.readLine();
            if (s != null) {
                e.onNext(s);
            } else {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                e.onComplete();
            }
        }, BufferedReader::close))
        .parallel()
        .runOn(Schedulers.computation())
        .map(Integer::parseInt)
        .reduce((i, j) -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            return i + j;
        })
        .subscribe(s -> {
            System.out.println("total: " + s);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        });
輸出：
RxCachedThreadScheduler-1
RxComputationThreadPool-1
RxComputationThreadPool-2
RxComputationThreadPool-4
RxComputationThreadPool-4
total: 15
RxComputationThreadPool-4
複製程式碼

如上程式碼所示我們可以充分利用多核的效能，通過parallel來並行運算，當然這裡用在求和就有點殺雞用牛刀的意思了，筆者這裡只是一個舉例。更多 parallel 相關的內容，留待後續分享。

subscribeOn

回到正題，事實上subscribeOn同樣遵循最近生效原則，但是與observeOn恰恰相反。操作符會被最近的下游的subscribeOn排程，因為subscribeOn影響的是上游。

但是和observeOn又有一些微妙的差別在於，我們通常呼叫subscribeOn更加關注最上游的資料來源的執行緒。因此通常不會在中間過程中呼叫多次，任意的呼叫一次subscribeOn均會影響上游所有操作符的subscribe所在的執行緒，且不受observeOn的影響。這是由於這兩者機制的不同，subscribeOn是將整個上游的subscribe方法都排程到目標執行緒了。

多資料來源

但是在一些特別的情況下subscribeOn多次的使用也是有意義的，尤其是上游有多個資料來源時。多資料來源也就是存在超過一個Publisher的操作符，如：zipWith / takeUntil / amb，如果此類操作符如果在subscribeOn作用域內，則對應的多個資料來源均會受到影響，望大家注意。

交叉對比

最後我們再用一個例子，將observeOn與subscribeOn混合使用，驗證我們上面的結論：

Flowable.<Integer>create(t -> {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    t.onNext(1);
    t.onComplete();
}, BackpressureStrategy.BUFFER)
        .observeOn(Schedulers.io())
        .map(i -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            return i;
        })
        .subscribeOn(Schedulers.newThread())
        .observeOn(Schedulers.computation())
        .subscribe(i -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    });

輸出：
RxNewThreadScheduler-1
RxCachedThreadScheduler-1
RxComputationThreadPool-1
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資料流的執行緒如下圖所示：

深入理解 RxJava2：從 observeOn 到作用域（4）

結語

observeOn作為 RxJava2 的核心實現自然不只是筆者上面說的那些內容。筆者有意的避開了原始碼，不希望同時將過多的概念灌輸給大家。事實上observeOn的原始碼中深度實現了所謂的Fusion這個隱晦的概念，這些深層次的原始碼分析留到這個系列的後期，筆者也會一一分享。

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