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RxAndroid Tutorial
響應式編程（Reactive programming）不是一種API，而是一種新的非常有用的范式，而RxJava就是一套基於此思想的框架，在Android開發中我們通過這個框架就能探索響應式的世界，同時結合另一個庫，RxAndroid，這是一個擴展庫，更好的兼容了Android特性，比如主線程，UI事件等。
在這篇指南中，你將會學習到以下這些內容：
- 什么是響應式編程
- 什么是observable
- 如何將異步事件比如按鈕點擊或者EditText字符變化轉換成observables
- observable變換
- observable 過濾攔截
- 如何指定鏈式中的代碼執行線程
- 如何合並多個observables
前言
從 the starter project for this tutorial 可以下載這篇文章中項目的所有代碼， 可以直接在Android Studio中打開。
大部分的代碼都在 CheeseActivity.java 這個類里面，繼承於 BaseSearchActivity；里面有一些基礎方法：
showProgressBar(): 顯示一個進度條
hideProgressBar(): 隱藏一個進度條
showResult(List<String> result): 顯示一個列表數據
mCheeseSearchEngine: CheeseSearchEngine類的一個對象，內部有一個search方法，接收一個數據查詢並返回一個匹配的列表list。
直接運行的話，跑出來是這樣子，就是一個查詢的界面：
什么是響應式編程
在創建第一個observable之前，先看一下響應式編程的理論 :]
一般的程序是這樣的，表達式只會計算一次，然后把賦值給變量
int a = 2;
int b = 3;
int c = a * b; // c is 6
a = 10;
// c is still 6在a重新賦值后，前面的c並不會變化，而響應式編程會對值的變化做出響應。
有時候很有可能你已經做過一些響應式編程，但是並沒有意識到這一點。
比如Excel中的表格，我們可以在表格里面填上一些值，同時將某個格子的值設為一個表達式，就像下面這樣
設置這個表格里面 B1區域的值為2，B2區域的值為3，B3是一個表達式，B3 = B1* B2，當其中一個值改變的時候，這個觀察者B3也會變化，如圖把B1改成10，B3就會自動計算成30。
RxJava Observable
RxJava使用的是觀察者模式，其中有兩個關鍵的接口：Observable 和 Observer，當Observable（被觀察的對象）狀態改變，所有subscribed（訂閱）的Observer（觀察者）會收到一個通知。
在Observable的接口中有一個方法 subscribe() ，這樣Observer 可以調用來進行訂閱。
同樣，在Observer 接口中有三個方法，會被Observable 回調：
- onNext(T value) 提供了一個 T 類型的item給Observer
- onComplete() 在Observable發送items結束后通知Observer
- onError(Throwable e) 當Observable發生錯誤時通知Observer
作為一個表現良好的Observable，發射0到多個數據時后面都會跟上一個completion 或是error的回調。
聽起來有點復雜，但是一些例子可以很清晰的解釋。
一個網絡請求observable 通常只發射一個數據並且立刻completes。
每一個圓代表了從observable 發射出去的item數據，黑色的block代表了結束或是錯誤。
一個鼠標的移動observable 將會不斷的發送鼠標當前坐標，並且從不會結束。
在一個observable 已經結束后不能再發射新的item數據，下面這個就是一個不好的示范，違反了Observable 的准則
在已經發信號結束后依然發射了一個item。
怎么創建一個Observable
你可以直接通過 Observable.create() 創建一個Observable
Observable<T> create(ObservableOnSubscribe<T> source)
看起來十分的簡潔，但是這段代碼是什么意思呢？這個 “source” 又是什么？ 想要理解這個，只需要知道 ObservableOnSubscribe 是什么。 這是一個接口，其中有一個方法：
public interface ObservableOnSubscribe<T> { void subscribe(ObservableEmitter<T> emitter) throws Exception; }
這個你創建Observable 時的一個“source” 需要暴露一個 subscribe() 方法，從這里又引出來另一個 emitter（發射器），那么什么又是emitter？
RxJava中的 Emitter 接口和 Observer 比較相似，都有以下方法
public interface Emitter<T> { void onNext(T value); void onError(Throwable error); void onComplete(); }
ObservableEmitter 提供了一個方法用來取消訂閱，用一個實際場景來形容一下。想象一個水龍頭和水流，這個管道就相當於Observable，從里面能放出水，ObservableEmitter 就相當於是水龍頭，控制開關，而水龍頭連接到管道就是 Observable.create()。
舉個例子免得前面描述太過於抽象，先來看看第一個例子
觀察按鈕點擊事件
在 CheeseActivity 類中有這么一段代碼
// 1 private Observable<String> createButtonClickObservable() { // 2 return Observable.create(new ObservableOnSubscribe<String>() { // 3 @Override public void subscribe(final ObservableEmitter<String> emitter) throws Exception { // 4 mSearchButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View view) { // 5 emitter.onNext(mQueryEditText.getText().toString()); } }); // 6 emitter.setCancellable(new Cancellable() { @Override public void cancel() throws Exception { // 7 mSearchButton.setOnClickListener(null); } }); } }); }
上面這段代碼做了以下幾件事情
- 定義了一個方法會返回一個Observable，泛型是String類型。
- 通過
Observable.create()創建了一個observable ，並提供了一個ObservableOnSubscribe。 - 在參數的內部類中覆寫了
subscribe()方法。 - 給搜索按鈕mSearchButton添加了一個點擊事件。
- 當點擊事件觸發時，調用emitter 的onNext 方法，並傳遞了當前mQueryEditText的值。
- 在Java中保持引用容易造成內存泄漏，在不再需要的時候及時移除listeners是一個好習慣，那么這里怎么移除呢？ObservableEmitter 有一個
setCancellable()方法。通過重寫cancel()方法，然后當Observable 被處理的時候這個實現會被回調，比如已經結束或者是所有的觀察者都解除了訂閱。 - 通過setOnClickListener(null) 來移除監聽。
現在被觀察者Observable 已經有了，還需要觀察者來進行訂閱，在此之前，我們先看看另一個接口， Consumer ，它可以十分簡單的從emitter 接收到數據。
public interface Consumer<T> { void accept(T t) throws Exception; }
如果僅是想要簡單的訂閱一下Observable，這個接口是很方便的。
Observable 的接口方法 subscribe() 可以接收很多類型的參數，你可以訂閱一個全參數的版本，只要你實現其中所有的方法就可以。如果只是想要接收一下發射的數據，可以使用單一的 Consumer 的版本，這樣只需要實現一個方法，而且也是 onNext 。
我們可以直接在Activity的OnStart方法中來實現這個
@Override protected void onStart() { super.onStart(); // 1 Observable<String> searchTextObservable = createButtonClickObservable(); searchTextObservable // 2 .subscribe(new Consumer<String>() { //3 @Override public void accept(String query) throws Exception { // 4 showResult(mCheeseSearchEngine.search(query)); } }); }
其中Consumer需要導的包是
import io.reactivex.functions.Consumer;
依次解釋一下上面每一步
- 創建一個Observable 基於前面寫的事件監聽代碼
- 通過subscribe方法來訂閱這個Observable ，並提供一個單一的 Consumer
- 重寫Consumer 方法，這會在按鈕點擊的時候接收到發射出來的EditText的值
- 搜索並展示結果
這樣一個簡單的實現也寫完了，運行一下APP，跑出來的結果就像下面這樣
RxJava線程模型
雖然已經像模像樣的寫了一個小程序，但其實存在一些問題。當按鈕按下去后這個UI線程實際上被阻塞住了
如果在控制台可能可以看到這樣的提示
> 08-24 14:36:34.554 3500-3500/com.raywenderlich.cheesefinder I/Choreographer: Skipped 119 frames!
The application may be doing too much work on its main thread.這是由於search 發生在主線程，如果是一個網絡請求的話，Android會直接crash，拋出一個NetworkOnMainThreadException 的異常。如果不指定線程，那么RxJava的操作會一直在一個線程上。
通過 subscribeOn 和 observeOn 兩個操作符能改變線程的執行狀態。subscribeOn 在操作鏈上最好只調用一次，如果多次調用，依然只有第一次生效subscribeOn 用來指定 observable 在哪個線程上創建執行操作，如果想要通過observables 發射事件給Android的View，那么需要保證訂閱者在Android的UI線程上執行操作。
另一方面， observeOn 可以在鏈上調用多次，它主要是用來指定下一個操作在哪一個線程上執行，來個例子：
myObservable // observable will be subscribed on i/o thread .subscribeOn(Schedulers.io()) .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()) .map(/* this will be called on main thread... */) .doOnNext(/* ...and everything below until next observeOn */) .observeOn(Schedulers.io()) .subscribe(/* this will be called on i/o thread */);
主要用到三種schedulers：
Schedulers.io(): 適合I/O類型的操作，比如網絡請求，磁盤操作。
Schedulers.computation(): 適合計算任務，比如事件循環或者回調處理。
AndroidSchedulers.mainThread() : 回調主線程，比如UI操作。
Map 操作符
map操作符通過運用一個方法把從一個observable 發射的數據再返回成另一個observable給那些調用的。
比如你有一個observable稱之為numbers，並且會發射一系列的值，如下所示
通過map操作符的apply方法
numbers.map(new Function<Integer, Integer>() { @Override public Integer apply(Integer number) throws Exception { return number * number; } }
然后結果就像下面這樣
再來個實例，我們用這個操作符能夠把前面的代碼拆分一下
@Override protected void onStart() { super.onStart(); Observable<String> searchTextObservable = createButtonClickObservable(); searchTextObservable // 1 .observeOn(Schedulers.io()) // 2 .map(new Function<String, List<String>>() { @Override public List<String> apply(String query) { return mCheeseSearchEngine.search(query); } }) // 3 .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()) .subscribe(new Consumer<List<String>>() { @Override public void accept(List<String> result) { showResult(result); } }); }
簡述一下代碼，首先，指定下一次操作在I/O線程上，然后通過給的String，執行search返回一個結果列表，
再將線程從I/O上變更為主線程，showResult ，展示返回的數據。
通過doOnNext顯示進度條
為了用戶體驗，我們需要一個進度條
這里可以引入 doOnNext 操作符，doOnNext 有一個 Consumer ，並且在每次observable 發射數據的時候都會被調用，再改一下前面的代碼
@Override protected void onStart() { super.onStart(); Observable<String> searchTextObservable = createButtonClickObservable(); searchTextObservable // 1 .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()) // 2 .doOnNext(new Consumer<String>() { @Override public void accept(String s) { showProgressBar(); } }) .observeOn(Schedulers.io()) .map(new Function<String, List<String>>() { @Override public List<String> apply(String query) { return mCheeseSearchEngine.search(query); } }) .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()) .subscribe(new Consumer<List<String>>() { @Override public void accept(List<String> result) { // 3 hideProgressBar(); showResult(result); } }); }
每次在點擊按鈕的時候就能收到一個事件
首先把線程切換到主線程，然后在 doOnNext 里面來顯示進度條，再把線程切換到子線程，來進行請求數據，最后在切換回來關閉進度條，展示數據。RxJava非常適合這種需求，代碼也很清晰。
把這個例子跑起來的效果就像下面這樣，點擊的時候就顯示進度條：
觀察EditText變化
除了通過點擊按鈕來搜索，更好的方式就是根據EditText的text內容變化自動的搜索。
首先，就需要對EditText的內容變化進行訂閱觀察，先看代碼實例：
//1 private Observable<String> createTextChangeObservable() { //2 Observable<String> textChangeObservable = Observable.create(new ObservableOnSubscribe<String>() { @Override public void subscribe(final ObservableEmitter<String> emitter) throws Exception { //3 final TextWatcher watcher = new TextWatcher() { @Override public void beforeTextChanged(CharSequence s, int start, int count, int after) {} @Override public void afterTextChanged(Editable s) {} //4 @Override public void onTextChanged(CharSequence s, int start, int before, int count) { emitter.onNext(s.toString()); } }; //5 mQueryEditText.addTextChangedListener(watcher); //6 emitter.setCancellable(new Cancellable() { @Override public void cancel() throws Exception { mQueryEditText.removeTextChangedListener(watcher); } }); } }); // 7 return textChangeObservable; }
分析一下上面這幾步代碼：
- 定義一個方法返回一個EditText變化的observable
- 通過
Observable.create創建一個textChangeObservable ，傳入一個ObservableOnSubscribe 對象 - 在subscribe 方法中，創建一個TextWatcher，這是用來監聽值變化的
- 這里不用管
beforeTextChanged()和afterTextChanged()，在onTextChanged 里面，把這個數據通過emitter.onNext 發射出去，這樣訂閱的觀察者就能接收到 - 通過addTextChangedListener將Edittext綁定上這個watcher監聽
- 最后在emitter的setCancellable中去移除這個監聽，防止內存泄漏
實現了這個Observable后就可以把前面的給替換掉
Observable<String> searchTextObservable = createTextChangeObservable();
再跑一次程序，就可以邊輸入邊搜索了
內容長度攔截過濾
現在可能有一個需求是在輸入長度比較短的時候不進行搜索，達到一定字符后才搜索，RxJava引入了一個 filter 操作符。
filter只會通過那些滿足條件的item，filter通過一個 Predicate，這個接口內部有一個 test 方法用來決定是否滿足條件，最后會返回一個boolean 值。
這里，Predicate 拿到的是一個輸入字符String，如果長度大於或等於2，就返回true，表示滿足條件。
return textChangeObservable .filter(new Predicate<String>() { @Override public boolean test(String query) throws Exception { return query.length() >= 2; } });
注意Predicate需要導的包是：
import io.reactivex.functions.Predicate;再前面創建Observable的代碼后面加一個 filter 后，當query的長度不足2時，那這個值就不會被發射出去，然后訂閱的就收不到這個消息。
跑起來就像這樣，只輸一個數，返回false，不會觸發搜索。
再輸一個字符就通過了filter的過濾。
Debounce 操作符
有時我們對於EditText內容頻繁變化的場景並不想每次變化都去新發送一個請求，所以，這里又引入了一個新的操作符 debounce ，意思就是防抖動，這個和filter比較類似，也是一種攔截的策略。
這個操作符是根據item被發射的時間來進行過濾。每次在一個item被發射后，debounce 會等待一段指定長度的時間，然后才去發射下一個item。
如果在這段時間內都沒有一個item發生，那么上一個最后的item會被發射出去，這樣能保證起碼有一個item能被發射成功。
從圖里看到，2，3，4，5觸發的時間非常的接近，所以這一段時間內前三個都被過濾了，只留下了5。
在前面的 createTextChangeObservable() 中，我們再添加一個 debounce 操作符在 filter 的后面
return textChangeObservable .filter(new Predicate<String>() { @Override public boolean test(String query) throws Exception { return query.length() >= 2; } }).debounce(1000, TimeUnit.MILLISECONDS); // add this line
再跑一下APP，可以看到中間階段直接省略了，最后搜索了一下結果值
Merge 操作符
一開始我們實現了一個observable 是監聽點擊按鈕的事件，然后又實現了一個observable 是監聽EditText的內容變化，那么怎么把這兩個合二為一呢。
RxJava提供了很多的操作符來聯合observables，但是其中最有用和簡單的就是 merge。merge 可以將兩個或更多的observable 聯合起來，合成一個單一的observable。
這里我們把前面兩個observable 綁定起來
Observable<String> buttonClickStream = createButtonClickObservable(); Observable<String> textChangeStream = createTextChangeObservable(); Observable<String> searchTextObservable = Observable.merge(textChangeStream, buttonClickStream);
現在的效果就是前面的兩種效果的結合體，無論是自動搜索還是手動搜索都是可以觸發的。
RxJava和Activity/Fragment生命周期
前面我們實現過 setCancellable 方法，這個方法會在解除訂閱的時候回調。Observable.subscribe() 會返回一個Disposable，Disposable是一個接口，其中有兩個方法：
public interface Disposable { void dispose(); // ends a subscription boolean isDisposed(); // returns true if resource is disposed (unsubscribed) }
我們先在 CheeseActivity 中定義一個Disposable
private Disposable mDisposable;在 onStart() 中，把 subscribe() 的返回值賦給mDisposable
mDisposable = searchTextObservable // change this line .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()) .doOnNext(new Consumer<String>() { @Override public void accept(String s) { showProgressBar(); } }) .observeOn(Schedulers.io()) .map(new Function<String, List<String>>() { @Override public List<String> apply(String query) { return mCheeseSearchEngine.search(query); } }) .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()) .subscribe(new Consumer<List<String>>() { @Override public void accept(List<String> result) { hideProgressBar(); showResult(result); } });
最后我們就能在 onStop() 中去解除這個訂閱，代碼如下：
@Override protected void onStop() { super.onStop(); if (!mDisposable.isDisposed()) { mDisposable.dispose(); } }
這樣就解除了訂閱。
后記
你可以下載這篇文章中的代碼程序，下載地址
當然這篇文章只是講到了RxJava世界的一小點，比如，JakeWharton大神的庫 RxBinding ，這個庫里面包括大量的Android View的API，你可以通過調用 RxView.clicks(viewVariable) 來創建一個點擊事件observable 。
除此之外，學習更多有關RxJava的知識，可以看 官方文檔。
作者：sheepm
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