RxJS 實現摩斯密碼(Morse) 【內附腦圖】

wow_worktile發表於2019-02-19
參加 2018 ngChina 開發者大會,特別喜歡 Michael Hladky 奧地利帥哥的 RxJS 分享,現在拿出來好好學習工作坊的內容(工作坊Demo地址),結合這個示例,做了一個改進版本,實現更簡潔,邏輯更直觀。 

 一、摩斯密碼是什麼? 

瞭解者可跳過次章節

 摩斯密碼(Morse),是一種時通時斷的訊號程式碼,這種訊號程式碼通過不同的排列組合來表達不同的英文字母、數字和標點符號等。 

地球人都知道的 SOS 求救訊號,就是 Morse,三短(S) 三長(O) 三短(S)。  

訊號對應表如下: 

RxJS 實現摩斯密碼(Morse) 【內附腦圖】

 二、業務邏輯分析 

分析關鍵步驟,很巧,和把大象裝進冰箱裡同樣都只需要三步耶:

第一步,識別點訊號,短為 “滴” 長為“嗒”。 

 第二步,根據 “長間隔” 來切片分組。 

 第三步,分組資料根據對應錶轉化出最終結果。 

 三、擼程式碼,優化後版本(完整線上示例) 

開始前要做好熱身活動:  

Morse 的最小單元,"." 代表嘀,"-" 代表嗒,點選事件用 Down 代表 mousedown,Up 代表 mouseup。 

200ms 間隔用來區別嘀嗒,1s 間隔用來區分一個 Morse 單元組的結束。 

 // 點訊號 = Down - Up = 間隔 < 200ms ?"." : "-"; 
// Down <200ms Up >1s = "." = E
// Down <200ms Up <1s Down >200ms Up >1s = ".", "-" = A

// 直接使用 fromEvent 操作符,來生成點選操作的流,然後用 map 操作符轉化成時間戳,
// takeUntil 用來控制流的結束,避免重複訂閱。

const clickBegin$ = fromEvent(this.sendButtonElementRef.nativeElement, 'mousedown')
  .pipe(
    takeUntil(this.onDestroy$),
    map(n => Date.now())
  )
const clickEnd$ = fromEvent(this.sendButtonElementRef.nativeElement, 'mouseup')
  .pipe(
    takeUntil(this.onDestroy$),
    map(n => Date.now())
  ) 複製程式碼

第一步,識別點訊號為 “滴” “嗒” 

前面程式碼已經拿到點選事件的流,並且用 “map” 操作符,把資料轉化為當前的時間戳。  

下面開始計算 Down & Up 之間的間隔時間,思考,合併兩個流的的操作符有哪些呢?

  1.  forkJoin、concat ? 需要兩個流 complate 狀態後才返回資料,不適應資料持續輸出的場景。  
  2. merge ? Down & Up 的時間戳不會同時獲得,還需要處理儲存的問題,不完全適應場景。
  3.  combineLatest ? 滿足資料持續輸出,滿足同時獲得,哎喲,還不錯。 但是這個操作符的特點是,會快取上一次的值,所以第二次 Down 也會獲得到資料,Up - Down 也就會為負值,取絕對值後可以用來判斷是否 >1s,來區分一個 Morse 單元組的結束。
  4.  zip ? 哎呀哈,這個更合適呢,盤它! 單詞選的很到位,這個操作符功能可以理解為像拉鍊一樣,確保獲得資料每一次都是一個純淨的 Down & Up。 但是需要注意 zip 會自動快取資料,例如 zip(A,B , B,B),A收到的資料一直比B 收到的資料一直比B收到的資料一直比B多太多,有記憶體溢位風險,就像拉錯位的拉鍊,很藍瘦。

 // zip的實現
zip(clickBegin$, clickEnd$)
    .pipe(
    // 計算 Down - Up 間隔時間
    map(this.toTimeDiff),
    // 根據間隔時間,轉化為嘀嗒替代字元 "." "-"
    map(this.msToMorseCharacter)
    )
    .subscribe(result => {
      // 傳送到主訊號流
      morseSignal$.next(result);
    }); 複製程式碼

第二步,根據 “長間隔” 來切片分組 

分組的操作符有哪些? 

  1.  partition? 根據函式拆成兩個流。 
  2.  groupBy? 根據函式拆成 n 個流。 
  3.  window? 根據流拆成 n 個流。以上各位都打擾了,我還要自己處理資料快取,再見。 
  4. buffer? 哇,初戀般的感覺,用流控制來做切片資料成陣列,拿到陣列只需要 join 一下就好,就可以去去匹配對應表了,好棒! “長間隔”的切片流,怎麼獲得呢?拿出法寶 debounceTime(1000) ,當點選的 Down Up 週期完成後,間隔 1s 就認為是一個Morse 單元組的結束。 然後又遇到了問題,怎麼判斷一個點選週期呢?不用單純用 Up ,因為下一個 Down Up 週期可能會超出 1s,就會導致切片時機錯誤。所以模擬了點選持續的流 clickKeeping,用switchMap替換為新的流且不影響原來的流,timer產生一個小於1s間隔的持續流訊號,用takeUntil在Up事件流clickEnd ,用 switchMap 替換為新的流且不影響原來的流,timer 產生一個小於 1s 間隔的持續流訊號,用 takeUntil 在 Up 事件流 clickEnd,用switchMap替換為新的流且不影響原來的流,timer產生一個小於1s間隔的持續流訊號,用takeUntil在Up事件流clickEnd 後把整個流結束。 

 // 點選持續狀態流
const clickKeeping$ = clickBegin$
    .pipe(
        // 替換為新的流,不影響原來的流
        switchMap(() => {
            // 定時在持續傳送資料,維持點選中狀態
            return timer(0, morseTimeRanges.lessThenlongBreak).pipe(
                // 直到 Up 後結束點選狀態
                takeUntil(clickEnd$)
            );
        })
    )

// “長間隔”的切片流
const morseBreak$ = clickKeeping$.pipe(
    debounceTime(morseTimeRanges.longBreak)
);

// 獲得 Morse 單元組
morseSignal$
    .pipe(
        // 切片分組主訊號流
        buffer(morseBreak$) // 轉化為,例如 ['.', '.', '.']
    ) 複製程式碼

第三步,分組資料根據對應錶轉化出最終結果 

join(’’) Morse 單元組去匹配對應表,很簡單不用說。  

錯誤發生在 switchMap 中,分支流報錯,但是主流不會收到影響,然後用 catchError 捕捉錯誤。 

 // Morse 單元組去匹配對應表
private translateSymbolToLetter = morseArray => {
    const morseCharacters = morseArray.join('');
    const find = morseTranslations.find(n => n.symbol === morseCharacters)
    // 這裡 find 可能為 undefined 導致報錯,但是錯誤會被 catchError 捕捉
    return find.char;
}

// 轉化+錯誤處理,最終完成
morseSignal$
    .pipe(
        buffer(morseBreak$),
        switchMap(n => {
            return of(n).pipe(
                // 只為了 Demo 演示中的展示用
                tap(n => this.lastMorseGroupCharacters = n.join(' ')),
                // 轉化成對應表中字元
                map(this.translateSymbolToLetter),
                // 捕捉錯誤
                catchError(n => {
                    return of(morseCharacters.errorString);
                })
            )
        })
    )
    .subscribe(result => {
        // 輸出最終轉化結果
        this.morseLog.push(result);
        console.log('結果:', result)
    }); 複製程式碼

四、解讀 Michael Hladky 大神的示例 

整體上,把 “嘀嗒” “短間隔” “長間隔” 都轉化成替代符,過濾無用的替代符,然後 filter “長間隔” 替代符的流,來做 buffer 切片資料。其他還有因為使用 combineLatest 操作符導致的不同。

 // 識別 “嘀” “嗒”
const morseCharFromEvents$ = observableCombineLatest(this.startEvents$, this.stopEvents$)
    .pipe(
        // 計算 mousedown mouseup 時間間隔
        map(this.toTimeDiff),
        // 轉化成識別符號
        map(this.msToMorseChar),
        // 過濾 Morse 單元組中的 “短間隔“ 識別符號
        filter(this.isCharNoShortBreak as any)
    );

// 主訊號流
this.morseChar$ = observableMerge(morseCharFromEvents$, this.injectMorseChar$)

// 識別 “長間隔“ 識別符號,來作為切片流
const longBreaks$ = this.morseChar$
    .pipe(filter(this.isCharLongBreak as any));

// 切片成 Morse 單元組
this.morseSymbol$ = this.morseChar$
    .pipe(
        buffer(longBreaks$),
        map(this.charArrayToSymbol),
        filter(n => (n !== '') as any)
    )

// 錯誤處理 + 識別符號對應錶轉化
this.morseLetter$ = this.morseSymbol$
    .pipe(
        switchMap(n => observableOf(n).pipe(this.saveTranslate('ERROR')))
    );

// Up 後補4個 “長間隔“ 識別符號,用來做 Morse 單元組的結束
const breakEmitter$ = observableTimer(this.msLongBreak, this.msLongBreak)
    .pipe(
        mapTo(this.mC.longBreak),
        take(4)
    );
this.stopEventsSubject
    .pipe(
        switchMapTo(
          breakEmitter$.pipe(takeUntil(this.startEventsSubject))
        )
    )
    .subscribe(n => this.injectMorseChar(n)); 複製程式碼

總結

下圖是讀完《深入淺出RxJS》後的學習筆記,標註了一些操作符的快速記憶特點,方便使用的適合查閱。

RxJS 實現摩斯密碼(Morse) 【內附腦圖】


本文作者:甄帥

文章來源:Worktile技術部落格

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