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本文出自:【張旭童的稀土掘金】(gold.xitu.io/user/56de21…)
概述
承接上一篇RxJava2 原始碼解析（一），
本系列我們的目的：
- 知道源頭(
Observable)是如何將資料傳送出去的。 - 知道終點（
Observer）是如何接收到資料的。 - 何時將源頭和終點關聯起來的
- 知道執行緒排程是怎麼實現的
- 知道操作符是怎麼實現的
本篇計劃講解一下4,5.
RxJava最強大的莫過於它的執行緒排程 和 花式操作符。
map操作符
map是一個高頻的操作符，我們首先拿他開刀。
例子如下，源頭Observable傳送的是String型別的數字，利用map轉換成int型，最終在終點Observer接受到的也是int型別資料。：
final Observable<String> testCreateObservable = Observable.create(new ObservableOnSubscribe<String>() {
@Override
public void subscribe(ObservableEmitter<String> e) throws Exception {
e.onNext("1");
e.onComplete()
}
});複製程式碼 Observable<Integer> map = testCreateObservable.map(new Function<String, Integer>() {
@Override
public Integer apply(String s) throws Exception {
return Integer.parseInt(s);
}
});
map.subscribe(new Observer<Integer>() {
@Override
public void onSubscribe(Disposable d) {
Log.d(TAG, "onSubscribe() called with: d = [" + d + "]");
}
@Override
public void onNext(Integer value) {
Log.d(TAG, "onNext() called with: value = [" + value + "]");
}
@Override
public void onError(Throwable e) {
Log.d(TAG, "onError() called with: e = [" + e + "]");
}
@Override
public void onComplete() {
Log.d(TAG, "onComplete() called");
}
});複製程式碼我們看一下map函式的原始碼：
public final <R> Observable<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper) {
//判空略過
ObjectHelper.requireNonNull(mapper, "mapper is null");
//RxJavaPlugins.onAssembly()是hook 上文提到過
return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableMap<T, R>(this, mapper));
}複製程式碼RxJavaPlugins.onAssembly()是hook 上文提到過,所以我們只要看ObservableMap，它就是返回到我們手裡的Observable:
public final class ObservableMap<T, U> extends AbstractObservableWithUpstream<T, U> {
//將function變換函式類儲存起來
final Function<? super T, ? extends U> function;
public ObservableMap(ObservableSource<T> source, Function<? super T, ? extends U> function) {
//super()將上游的Observable儲存起來 ，用於subscribeActual()中用。
super(source);
this.function = function;
}
@Override
public void subscribeActual(Observer<? super U> t) {
source.subscribe(new MapObserver<T, U>(t, function));
}複製程式碼它繼承自AbstractObservableWithUpstream,該類繼承自Observable，很簡單，就是將上游的ObservableSource儲存起來，做一次wrapper，所以它也算是裝飾者模式的提現，如下:
abstract class AbstractObservableWithUpstream<T, U> extends Observable<U> implements HasUpstreamObservableSource<T> {
//將上游的`ObservableSource`儲存起來
protected final ObservableSource<T> source;
AbstractObservableWithUpstream(ObservableSource<T> source) {
this.source = source;
}
@Override
public final ObservableSource<T> source() {
return source;
}
}複製程式碼關於ObservableSource，代表了一個標準的無背壓的 源資料介面，可以被Observer消費（訂閱），如下：
public interface ObservableSource<T> {
void subscribe(Observer<? super T> observer);
}複製程式碼所有的Observable都已經實現了它,所以我們可以認為Observable和ObservableSource在本文中是相等的：
public abstract class Observable<T> implements ObservableSource<T> {複製程式碼所以我們得到的ObservableMap物件也很簡單，就是將上游的Observable和變換函式類Function儲存起來。Function的定義超級簡單，就是一個介面，給我一個T，還你一個R.
public interface Function<T, R> {
R apply(T t) throws Exception;
}複製程式碼本例寫的是將String->int.
重頭戲，subscribeActual()是訂閱真正發生的地方，ObservableMap如下編寫，就一句話，用MapObserver訂閱上游Observable。：
@Override
public void subscribeActual(Observer<? super U> t) {
//用MapObserver訂閱上游Observable。
source.subscribe(new MapObserver<T, U>(t, function));
}複製程式碼MapObserver也是裝飾者模式，對終點（下游）Observer修飾。
static final class MapObserver<T, U> extends BasicFuseableObserver<T, U> {
final Function<? super T, ? extends U> mapper;
MapObserver(Observer<? super U> actual, Function<? super T, ? extends U> mapper) {
//super()將actual儲存起來
super(actual);
//儲存Function變數
this.mapper = mapper;
}
@Override
public void onNext(T t) {
//done在onError 和 onComplete以後才會是true，預設這裡是false，所以跳過
if (done) {
return;
}
//預設sourceMode是0，所以跳過
if (sourceMode != NONE) {
actual.onNext(null);
return;
}
//下游Observer接受的值
U v;
//這一步執行變換,將上游傳過來的T，利用Function轉換成下游需要的U。
try {
v = ObjectHelper.requireNonNull(mapper.apply(t), "The mapper function returned a null value.");
} catch (Throwable ex) {
fail(ex);
return;
}
//變換後傳遞給下游Observer
actual.onNext(v);
}複製程式碼到此我們梳理一下流程：
訂閱的過程，是從下游到上游依次訂閱的。
- 即終點
Observer訂閱了map返回的ObservableMap。 - 然後
map的Observable(ObservableMap)在被訂閱時，會訂閱其內部儲存上游Observable，用於訂閱上游的Observer是一個裝飾者(MapObserver)，內部儲存了下游（本例是終點）Observer，以便上游傳送資料過來時，能傳遞給下游。 - 以此類推，直到源頭
Observable被訂閱，根據上節課內容，它開始向Observer傳送資料。
資料傳遞的過程，當然是從上游push到下游的，
- 源頭
Observable傳遞資料給下游Observer（本例就是MapObserver） - 然後
MapObserver接收到資料，對其變換操作後(實際的function在這一步執行)，再呼叫內部儲存的下游Observer的onNext()傳送資料給下游 - 以此類推，直到終點
Observer。
執行緒排程subscribeOn
簡化問題，程式碼如下：
Observable.create(new ObservableOnSubscribe<String>() {
@Override
public void subscribe(ObservableEmitter<String> e) throws Exception {
Log.d(TAG, "subscribe() called with: e = [" + e + "]" + Thread.currentThread());
e.onNext("1");
e.onComplete();
}
//只是在Observable和Observer之間增加了一句執行緒排程程式碼
}).subscribeOn(Schedulers.io())
.subscribe(new Observer<String>() {
@Override
public void onSubscribe(Disposable d) {
Log.d(TAG, "onSubscribe() called with: d = [" + d + "]");
}
@Override
public void onNext(String value) {
Log.d(TAG, "onNext() called with: value = [" + value + "]");
}
@Override
public void onError(Throwable e) {
Log.d(TAG, "onError() called with: e = [" + e + "]");
}
@Override
public void onComplete() {
Log.d(TAG, "onComplete() called");
}
});複製程式碼只是在Observable和Observer之間增加了一句執行緒排程程式碼:.subscribeOn(Schedulers.io()).
檢視subscribeOn()原始碼：
public final Observable<T> subscribeOn(Scheduler scheduler) {
//判空略過
ObjectHelper.requireNonNull(scheduler, "scheduler is null");
//拋開Hook，重點還是ObservableSubscribeOn
return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableSubscribeOn<T>(this, scheduler));
}複製程式碼等等，怎麼有種似曾相識的感覺，大家可以把文章向上翻，看看map()的原始碼。
和subscribeOn()的套路如出一轍，那麼我們根據上面的結論，
先猜測ObservableSubscribeOn類也是一個包裝類（裝飾者），點進去檢視：
public final class ObservableSubscribeOn<T> extends AbstractObservableWithUpstream<T, T> {
//儲存執行緒排程器
final Scheduler scheduler;
public ObservableSubscribeOn(ObservableSource<T> source, Scheduler scheduler) {
//map的原始碼中我們分析過，super()只是簡單的儲存ObservableSource
super(source);
this.scheduler = scheduler;
}
@Override
public void subscribeActual(final Observer<? super T> s) {
//1 建立一個包裝Observer
final SubscribeOnObserver<T> parent = new SubscribeOnObserver<T>(s);
//2 手動呼叫 下游（終點）Observer.onSubscribe()方法,所以onSubscribe()方法執行在 訂閱處所在的執行緒
s.onSubscribe(parent);
//3 setDisposable()是為了將子執行緒的操作加入Disposable管理中
parent.setDisposable(scheduler.scheduleDirect(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//4 此時已經執行在相應的Scheduler 的執行緒中
source.subscribe(parent);
}
}));
}複製程式碼和map套路大體一致，ObservableSubscribeOn自身同樣是個包裝類，同樣繼承AbstractObservableWithUpstream。
建立了一個SubscribeOnObserver類，該類按照套路，應該也是實現了Observer、Disposable介面的包裝類，讓我們看一下：
static final class SubscribeOnObserver<T> extends AtomicReference<Disposable> implements Observer<T>, Disposable {
//真正的下游（終點）觀察者
final Observer<? super T> actual;
//用於儲存上游的Disposable，以便在自身dispose時，連同上游一起dispose
final AtomicReference<Disposable> s;
SubscribeOnObserver(Observer<? super T> actual) {
this.actual = actual;
this.s = new AtomicReference<Disposable>();
}
@Override
public void onSubscribe(Disposable s) {
//onSubscribe()方法由上游呼叫，傳入Disposable。在本類中賦值給this.s，加入管理。
DisposableHelper.setOnce(this.s, s);
}
//直接呼叫下游觀察者的對應方法
@Override
public void onNext(T t) {
actual.onNext(t);
}
@Override
public void onError(Throwable t) {
actual.onError(t);
}
@Override
public void onComplete() {
actual.onComplete();
}
//取消訂閱時，連同上游Disposable一起取消
@Override
public void dispose() {
DisposableHelper.dispose(s);
DisposableHelper.dispose(this);
}
@Override
public boolean isDisposed() {
return DisposableHelper.isDisposed(get());
}
//這個方法在subscribeActual()中被手動呼叫，為了將Schedulers返回的Worker加入管理
void setDisposable(Disposable d) {
DisposableHelper.setOnce(this, d);
}
}複製程式碼這兩個類根據上一節的鋪墊加上註釋，其他都好理解，稍微不好理解的應該是下面兩句程式碼：
//ObservableSubscribeOn類
//3 setDisposable()是為了將子執行緒的操作加入Disposable管理中
parent.setDisposable(scheduler.scheduleDirect(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//4 此時已經執行在相應的Scheduler 的執行緒中
source.subscribe(parent);
}
}));
//SubscribeOnObserver類
//這個方法在subscribeActual()中被手動呼叫，為了將Schedulers返回的Worker加入管理
void setDisposable(Disposable d) {
DisposableHelper.setOnce(this, d);
}複製程式碼其中scheduler.scheduleDirect(new Runnable()..)方法原始碼如下：
/**
* Schedules the given task on this scheduler non-delayed execution.
* .....
*/
public Disposable scheduleDirect(Runnable run) {
return scheduleDirect(run, 0L, TimeUnit.NANOSECONDS);
}複製程式碼從註釋和方法名我們可以看出，這個傳入的Runnable會立刻執行。
再繼續往裡面看：
public Disposable scheduleDirect(Runnable run, long delay, TimeUnit unit) {
//class Worker implements Disposable ，Worker本身是實現了Disposable
final Worker w = createWorker();
//hook略過
final Runnable decoratedRun = RxJavaPlugins.onSchedule(run);
//開始在Worker的執行緒執行任務，
w.schedule(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
//呼叫的是 run()不是 start()方法執行的執行緒的方法。
decoratedRun.run();
} finally {
//執行完畢會 dispose()
w.dispose();
}
}
}, delay, unit);
//返回Worker物件
return w;
}複製程式碼createWorker()是一個抽象方法，由具體的Scheduler類實現，例如IoScheduler對應的Schedulers.io().
public abstract Worker createWorker();複製程式碼初看原始碼，為了瞭解大致流程，不宜過入深入，先點到為止。
OK，現在我們總結一下scheduler.scheduleDirect(new Runnable()..)的重點：
- 傳入的
Runnable是立刻執行的。 - 返回的
Worker物件就是一個Disposable物件， Runnable執行時，是直接手動呼叫的run()，而不是start()方法.- 上一點應該是為了，能控制在
run()結束後(包括異常終止)，都會自動執行Worker.dispose().
而返回的Worker物件也會被parent.setDisposable(...)加入管理中，以便在手動dispose()時能取消執行緒裡的工作。
我們總結一下subscribeOn(Schedulers.xxx())的過程：
- 返回一個
ObservableSubscribeOn包裝類物件 - 上一步返回的物件被訂閱時，回撥該類中的
subscribeActual()方法，在其中會立刻將執行緒切換到對應的Schedulers.xxx()執行緒。 - 在切換後的執行緒中，執行
source.subscribe(parent);，對上游(終點)Observable訂閱 - 上游(終點)
Observable開始傳送資料，根據RxJava2 原始碼解析（一），上游傳送資料僅僅是呼叫下游觀察者對應的onXXX()方法而已，所以此時操作是在切換後的執行緒中進行。
一點擴充套件，
大家可能看過一個結論：subscribeOn(Schedulers.xxx())切換執行緒N次，總是以第一次為準，或者說離源Observable最近的那次為準，並且對其上面的程式碼生效（這一點對比的ObserveOn()）。
為什麼？
- 因為根據RxJava2 原始碼解析（一）中提到，訂閱流程從下游往上游傳遞
- 在
subscribeActual()裡開啟了Scheduler的工作，source.subscribe(parent);,從這一句開始切換了執行緒，所以在這之上的程式碼都是在切換後的執行緒裡的了。 - 但如果連續切換，最上面的切換最晚執行,此時執行緒變成了最上面的
subscribeOn(xxxx)指定的執行緒， - 而資料push時，是從上游到下游的，所以會在離源頭最近的那次
subscribeOn(xxxx)的執行緒裡push資料（onXXX()）給下游。
可寫如下程式碼驗證：
Observable.create(new ObservableOnSubscribe<String>() {
@Override
public void subscribe(ObservableEmitter<String> e) throws Exception {
Log.d(TAG, "subscribe() called with: e = [" + e + "]" + Thread.currentThread());
e.onNext("1");
e.onComplete();
}
}).subscribeOn(Schedulers.io())
.map(new Function<String, String>() {
@Override
public String apply(String s) throws Exception {
//依然是io執行緒
Log.d(TAG, "apply() called with: s = [" + s + "]" + Thread.currentThread());
return s;
}
})
.subscribeOn(Schedulers.computation())
.subscribe(new Observer<String>() {
@Override
public void onSubscribe(Disposable d) {
Log.d(TAG, "onSubscribe() called with: d = [" + d + "]");
}
@Override
public void onNext(String value) {
Log.d(TAG, "onNext() called with: value = [" + value + "]");
}
@Override
public void onError(Throwable e) {
Log.d(TAG, "onError() called with: e = [" + e + "]");
}
@Override
public void onComplete() {
Log.d(TAG, "onComplete() called");
}
});複製程式碼執行緒排程observeOn
在上一節的基礎上，增加一個observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()),就完成了觀察者執行緒的切換。
.subscribeOn(Schedulers.computation())
//在上一節的基礎上，增加一個ObserveOn
.observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
.subscribe(new Observer<String>() {複製程式碼繼續看原始碼吧，我已經能猜出來了，hook+new XXXObservable();
public final Observable<T> observeOn(Scheduler scheduler) {
return observeOn(scheduler, false, bufferSize());
}
public final Observable<T> observeOn(Scheduler scheduler, boolean delayError, int bufferSize) {
....
return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableObserveOn<T>(this, scheduler, delayError, bufferSize));
}複製程式碼果然，檢視ObservableObserveOn,:
高能預警，這部分的程式碼 有些略多，建議讀者開啟原始碼邊看邊讀。
public final class ObservableObserveOn<T> extends AbstractObservableWithUpstream<T, T> {
//本例是 AndroidSchedulers.mainThread()
final Scheduler scheduler;
//預設false
final boolean delayError;
//預設128
final int bufferSize;
public ObservableObserveOn(ObservableSource<T> source, Scheduler scheduler, boolean delayError, int bufferSize) {
super(source);
this.scheduler = scheduler;
this.delayError = delayError;
this.bufferSize = bufferSize;
}
@Override
protected void subscribeActual(Observer<? super T> observer) {
// false
if (scheduler instanceof TrampolineScheduler) {
source.subscribe(observer);
} else {
//1 建立出一個 主執行緒的Worker
Scheduler.Worker w = scheduler.createWorker();
//2 訂閱上游資料來源，
source.subscribe(new ObserveOnObserver<T>(observer, w, delayError, bufferSize));
}
}複製程式碼本例中，就是兩步：
- 建立一個
AndroidSchedulers.mainThread()對應的Worker - 用
ObserveOnObserver訂閱上游資料來源。這樣當資料從上游push下來，會由ObserveOnObserver對應的onXXX()處理。
static final class ObserveOnObserver<T> extends BasicIntQueueDisposable<T>
implements Observer<T>, Runnable {
//下游的觀察者
final Observer<? super T> actual;
//對應Scheduler裡的Worker
final Scheduler.Worker worker;
//上游被觀察者 push 過來的資料都存在這裡
SimpleQueue<T> queue;
Disposable s;
//如果onError了，儲存對應的異常
Throwable error;
//是否完成
volatile boolean done;
//是否取消
volatile boolean cancelled;
// 代表同步傳送 非同步傳送
int sourceMode;
....
@Override
public void onSubscribe(Disposable s) {
if (DisposableHelper.validate(this.s, s)) {
this.s = s;
//省略大量無關程式碼
//建立一個queue 用於儲存上游 onNext() push的資料
queue = new SpscLinkedArrayQueue<T>(bufferSize);
//回撥下游觀察者onSubscribe方法
actual.onSubscribe(this);
}
}
@Override
public void onNext(T t) {
//1 執行過error / complete 會是true
if (done) {
return;
}
//2 如果資料來源型別不是非同步的， 預設不是
if (sourceMode != QueueDisposable.ASYNC) {
//3 將上游push過來的資料 加入 queue裡
queue.offer(t);
}
//4 開始進入對應Workder執行緒，線上程裡 將queue裡的t 取出 傳送給下游Observer
schedule();
}
@Override
public void onError(Throwable t) {
//已經done 會 拋異常 和 上一篇文章裡提到的一樣
if (done) {
RxJavaPlugins.onError(t);
return;
}
//給error存個值
error = t;
done = true;
//開始排程
schedule();
}
@Override
public void onComplete() {
//已經done 會 返回 不會crash 和上一篇文章裡提到的一樣
if (done) {
return;
}
done = true;
//開始排程
schedule();
}
void schedule() {
if (getAndIncrement() == 0) {
//該方法需要傳入一個執行緒， 注意看本類實現了Runnable的介面，所以檢視對應的run()方法
worker.schedule(this);
}
}
//從這裡開始，這個方法已經是在Workder對應的執行緒裡執行的了
@Override
public void run() {
//預設是false
if (outputFused) {
drainFused();
} else {
//取出queue裡的資料 傳送
drainNormal();
}
}
void drainNormal() {
int missed = 1;
final SimpleQueue<T> q = queue;
final Observer<? super T> a = actual;
for (;;) {
// 1 如果已經 終止 或者queue空，則跳出函式，
if (checkTerminated(done, q.isEmpty(), a)) {
return;
}
for (;;) {
boolean d = done;
T v;
try {
//2 從queue裡取出一個值
v = q.poll();
} catch (Throwable ex) {
//3 異常處理 並跳出函式
Exceptions.throwIfFatal(ex);
s.dispose();
q.clear();
a.onError(ex);
return;
}
boolean empty = v == null;
//4 再次檢查 是否 終止 如果滿足條件 跳出函式
if (checkTerminated(d, empty, a)) {
return;
}
//5 上游還沒結束資料傳送，但是這邊處理的佇列已經是空的，不會push給下游 Observer
if (empty) {
//僅僅是結束這次迴圈，不傳送這個資料而已，並不會跳出函式
break;
}
//6 傳送給下游了
a.onNext(v);
}
//7 對不起這裡我也不是很明白，大致猜測是用於 同步原子操作 如有人知道 煩請告知
missed = addAndGet(-missed);
if (missed == 0) {
break;
}
}
}
//檢查 是否 已經 結束（error complete）， 是否沒資料要傳送了(empty 空)，
boolean checkTerminated(boolean d, boolean empty, Observer<? super T> a) {
//如果已經disposed
if (cancelled) {
queue.clear();
return true;
}
// 如果已經結束
if (d) {
Throwable e = error;
//如果是延遲傳送錯誤
if (delayError) {
//如果空
if (empty) {
if (e != null) {
a.onError(e);
} else {
a.onComplete();
}
//停止worker（執行緒）
worker.dispose();
return true;
}
} else {
//傳送錯誤
if (e != null) {
queue.clear();
a.onError(e);
worker.dispose();
return true;
} else
//傳送complete
if (empty) {
a.onComplete();
worker.dispose();
return true;
}
}
}
return false;
}
}複製程式碼核心處都加了註釋，總結起來就是，
ObserveOnObserver實現了Observer和Runnable介面。- 在
onNext()裡，先不切換執行緒，將資料加入佇列queue。然後開始切換執行緒，在另一執行緒中，從queue裡取出資料，push給下游Observer onError()onComplete()除了和RxJava2 原始碼解析（一）提到的一樣特性之外，也是將錯誤/完成資訊先儲存，切換執行緒後再傳送。- 所以
observeOn()影響的是其下游的程式碼，且多次呼叫仍然生效。 - 因為其切換執行緒程式碼是在
Observer裡onXXX()做的，這是一個主動的push行為（影響下游）。 - 關於多次呼叫生效問題。對比
subscribeOn()切換執行緒是在subscribeActual()裡做的，只是主動切換了上游的訂閱執行緒，從而影響其發射資料時所在的執行緒。而直到真正發射資料之前，任何改變執行緒的行為，都會生效（影響發射資料的執行緒）。所以subscribeOn()只生效一次。observeOn()是一個主動的行為，並且切換執行緒後會立刻傳送資料，所以會生效多次.
轉載請標明出處：
juejin.im/post/58ce8c…
本文出自:【張旭童的稀土掘金】(gold.xitu.io/user/56de21…)
總結
本文帶大家走讀分析了三個東西:
map操作符原理：
- 內部對上游
Observable進行訂閱 - 內部訂閱者接收到資料後，將資料轉換，傳送給下游
Observer. - 操作符返回的
Observable和其內部訂閱者、是裝飾者模式的體現。 - 操作符資料變換的操作，也是發生在訂閱後。
執行緒排程subscribeOn()：
- 內部先切換執行緒，在切換後的執行緒中對上游
Observable進行訂閱，這樣上游傳送資料時就是處於被切換後的執行緒裡了。 - 也因此多次切換執行緒，最後一次切換（離源資料最近）的生效。
- 內部訂閱者接收到資料後，直接傳送給下游
Observer. - 引入內部訂閱者是為了控制執行緒（dispose）
- 執行緒切換發生在
Observable中。
執行緒排程observeOn():
- 使用裝飾的
Observer對上游Observable進行訂閱 - 在
Observer中onXXX()方法裡，將待傳送資料存入佇列，同時請求切換執行緒處理真正push資料給下游。 - 多次切換執行緒，都會對下游生效。
原始碼裡那些實現了Runnable的類或者匿名內部類，最終並沒有像往常那樣被丟給Thread類執行。
而是先切換執行緒，再直接執行Runnable的run()方法。
這也加深了我對物件導向，對抽象、Runnable的理解，它就是一個簡簡單單的介面，裡面就一個簡簡單單的run()，
我認為，之所以有Runnable，只是抽象出 一個可執行的任務的概念。
也許這句話很平淡，書上也會提到，各位大佬早就知道，但是如今我順著RxJava2的原始碼這麼走讀了一遍，確真真切切的感受到了這些設計思想的美妙。