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RxJava 教程第三部分:驯服数据流之副作用

前面两部分,我们学习到了如何创建 Observable以及如何从 Observable 中获取数据。本部分将介绍一些更高级的用法,以及一些在大型项目中的最佳实践。

Side effects(副作用)

没有副作用的函数通过参数和返回值来程序中的其他函数相互调用。当一个函数中的操作会影响其他函数中的返回结果时,我们称该函数有副作用。写数据到磁盘、记录日志、打印调试信息都是常见的副作用表现。Java 中在一个函数里面修改另外一个函数使用的对象的值是合法的。

副作用有时候很有用也有必要使用。但是有时候也有很多坑。 Rx 开发者应避免非必要的副作用,如果必须使用副作用的时候,则应该写下详细的说明文档。

副作用的问题

Functional programming 通常避免副作用。带有副作用的函数(尤其是可以修改参数状态的)要求开发者了解跟多实现的细节。增加了函数的复杂度并且导致函数被错误理解和使用,并且难以维护。副作用有故意的和无意的。可以通过封装或者使用不可变对象来避免副作用。有一些明智的封装规则可以显著的提高你 Rx 代码的可维护性。

我们使用一个带有副作用的示例来演示。 Java 中不可以在 Lambda 或者 匿名函数中引用外层的非 final 变量。 但是 Java 中的 final 变量只是保证了该编译引用的对象地址不变,但是对象本身的状态还是可以改变的。例如,下面是一个用来计数的一个类:

class Inc {     private int count = 0;     public void inc() {          count++;     }     public int getCount() {         return count;     } }   

即使是一个 final 的 Inc 变量,还是可以通过调用其函数来修改他的状态。 注意 Java 并没有强制显式使用 final ,如果在你 Lambda 表达式中修改外层变量的引用对象地址(把外层变量重新复制为其他对象),则会出错。

Observable<String> values = Observable.just("请", "不要", "有", "副作用");   Incindex = new Inc(); Observable<String> indexed =          values.map(w -> {             index.inc();             return w;         }); indexed.subscribe(w -> System.out.println(index.getCount() + ": " + w));   

结果:

1: 请 2: 不要 3: 有 4: 副作用   

目前还来看不出来问题。但是如果我们在该 Observable 上再次订阅一个 subscriber,则问题就出来了。

Observable<String> values = Observable.just("请", "不要", "有", "副作用");   Incindex = new Inc(); Observable<String> indexed =          values.map(w -> {             index.inc();             return w;         }); indexed.subscribe(w -> System.out.println("1st observer: " + index.getCount() + ": " + w)); indexed.subscribe(w -> System.out.println("2nd observer: " + index.getCount() + ": " + w));   

结果:

1st observer: 1: 请 1st observer: 2: 不要 1st observer: 3: 有 1st observer: 4: 副作用 2nd observer: 5: 请 2nd observer: 6: 不要 2nd observer: 7: 有 2nd observer: 8: 副作用   

第二个 Subscriber 的索引是从 5 开始的。这明显不是我们想要的结果。这里的副作用很容易发现,但是真实应用中的副作用有些很难发现。

在数据流中组织数据

可以通过 scan 函数来计算每个数据的发射顺序:

class Indexed <T> {     public final int index;     public final T item;     public Indexed(int index, T item) {         this.index = index;         this.item = item;     } }   

Observable<String> values = Observable.just("No", "side", "effects", "please");   Observable<Indexed<String>> indexed =      values.scan(             new Indexed<String>(0, null),              (prev,v) -> new Indexed<String>(prev.index+1, v))         .skip(1); indexed.subscribe(w -> System.out.println("1st observer: " + w.index + ": " + w.item)); indexed.subscribe(w -> System.out.println("2nd observer: " + w.index + ": " + w.item));   

结果:

1st observer: 1: No 1st observer: 2: side 1st observer: 3: effects 1st observer: 4: please 2nd observer: 1: No 2nd observer: 2: side 2nd observer: 3: effects 2nd observer: 4: please   

上面的结果为正确的。 我们把两个 Subscriber 共享的属性给删除了,这样他们就没法相互影响了。

do

像记录日志这样的情况是需要副作用的。subscribe 总是有副作用,否则的话这个函数就没啥用了。虽然可以在 subscriber 中记录日志信息,但是这样做有缺点:

1. 在核心业务代码中混合了不太重要的日志代码

2. 如果想记录数据流中数据的中间状态,比如 执行某个操作之前和之后,则需要一个额外的 Subscriber 来实现。这样可能会导致最终 Subscriber 和 日志 Subscriber 看到的状态是不一样的。

下面的这些函数让我们可以更加简洁的实现需要的功能:

public final Observable<T> doOnCompleted(Action0onCompleted) public final Observable<T> doOnEach(Action1<Notification<? super T>> onNotification) public final Observable<T> doOnEach(Observer<? super T> observer) public final Observable<T> doOnError(Action1<java.lang.Throwable> onError) public final Observable<T> doOnNext(Action1<? super T> onNext) public final Observable<T> doOnTerminate(Action0onTerminate)   

这些函数在 Observable 每次事件发生的时候执行,并且返回 Observable 。 这些函数明确的表明了他们有副作用,使用起来更加不易混淆:

Observable<String> values = Observable.just("side", "effects");   values     .doOnEach(new PrintSubscriber("Log"))     .map(s -> s.toUpperCase())     .subscribe(new PrintSubscriber("Process"));   

结果:

Log: side Process: SIDE Log: effects Process: EFFECTS Log: Completed Process: Completed   

这里使用了上一章使用的帮助类 PrintSubscriber 。这些 do 开头的函数并不影响最终的 Subscriber。 例如:

static Observable<String> service() {     return  Observable.just("First", "Second", "Third")             .doOnEach(new PrintSubscriber("Log")); }   

可以这样使用该函数:

service()     .map(s -> s.toUpperCase())     .filter(s -> s.length() > 5)     .subscribe(new PrintSubscriber("Process"));   

结果:

Log: First Log: Second Process: SECOND Log: Third Log: Completed Process: Completed   

即便最终使用的时候过滤了一些数据,但是我们记录了服务器返回的所有结果。

这些函数中 doOnTerminate 在 Observable 结束发射数据之前发生。不管是因为 onCompleted 还是 onError 导致数据流结束。 另外还有一个 finallyDo 函数在 Observable 结束发射之后发生。

doOnSubscribe, doOnUnsubscribe

public final Observable<T> doOnSubscribe(Action0subscribe) public final Observable<T> doOnUnsubscribe(Action0unsubscribe)   

Subscription 和 unsubscription 并不是 Observable 发射的事件。而是 该 Observable 被 Observer 订阅和取消订阅的事件。

ReplaySubject<Integer> subject = ReplaySubject.create(); Observable<Integer> values = subject     .doOnSubscribe(() -> System.out.println("New subscription"))     .doOnUnsubscribe(() -> System.out.println("Subscription over"));   Subscriptions1 = values.subscribe(new PrintSubscriber("1st")); subject.onNext(0); Subscriptions2 = values.subscribe(new PrintSubscriber("2st")); subject.onNext(1); s1.unsubscribe(); subject.onNext(2); subject.onNext(3); subject.onCompleted();   

结果:

New subscription 1st: 0 New subscription 2st: 0 1st: 1 2st: 1 Subscriptionover 2st: 2 2st: 3 2st: Completed Subscriptionover   

使用 AsObservable 函数来封装

Rx 使用面向对象的 Java 语言来实现 functional programming 风格编码。 需要注意 面向对象中的问题。 例如下面一个天真版的返回 observable 的服务:

public class BrakeableService {     public BehaviorSubject<String> items = BehaviorSubject.create("Greet");     public void play() {         items.onNext("Hello");         items.onNext("and");         items.onNext("goodbye");     } }   

上面的实现中, 调用者可以自己修改 items 引用的对象,也可以修改 Observable 发射的数据。所以需要对调用者隐藏 Subject 接口,只暴露 Observable 接口:

public class BrakeableService {     private final BehaviorSubject<String> items = BehaviorSubject.create("Greet");       public Observable<String> getValues() {         return items;     }       public void play() {         items.onNext("Hello");         items.onNext("and");         items.onNext("goodbye");     } }   

上面的改进版本,看起来我们返回的是一个 Observable ,但该返回的对象是不安全的,返回的其实是一个 Subject。

asObservable

由于 Observable 是不可变的,所以 asObservable 函数是为了把一个 Observable 对象包装起来并安全的分享给其他人使用。

public Observable<String> getValues() {     return items.asObservable(); }   

这样的话,我们的 Subject 对象就被合理的保护起来了。这样其他恶意人员也无法修改你的 Observable 返回的数据了,在使用的过程中也可以避免出现错误了。

无法保护可变对象

在 RxJava 中, Rx 传递的是对象引用 而不是 对象的副本。在一个 地方修改了对象,在传递路径的其他地方上也是可见的。例如下面一个可变的对象:

class Data {     public int id;     public String name;     public Data(int id, String name) {         this.id = id;         this.name = name;     } }   

使用该对象的一个 Observable 和两个 Subscriber:

Observable<Data> data = Observable.just(     new Data(1, "Microsoft"),     new Data(2, "Netflix") );   data.subscribe(d -> d.name = "Garbage"); data.subscribe(d -> System.out.println(d.id + ": " + d.name));   

结果:

1: Garbage 2: Garbage   

第一个 Subscriber 先处理每个数据,在第一个 Subscriber 完成后第二个 Subscriber 开始处理数据,由于 Observable 在传递路径中使用的是对象引用,所以 第一个 Subscriber 中对对象做的修改,第二个 Subscriber 也会看到。

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