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[TOC] 到目前为止笔者分析了Android中最热门的网络底层和封装框架:[Android主流三方库源码分析(一、深入理解OKHttp源码)](https://juejin.im/post/5e1be39b6fb9a02fcd130d1f)和[Android主流三方库源码分析(二、深入理解Retrofit源码)](https://juejin.im/post/5e1fb9386fb9a0300a4501a6),Android中使用最广泛的图片加载框架Glide的加载流程:[Android主流三方库源码分析(三、深入理解Glide源码)](https://juejin.im/post/5e2109e25188254c257c40c6)以及Android中性能最好的数据库框架[Android主流三方库源码分析(四、深入理解GreenDao源码)](https://juejin.im/post/5e44b3c2e51d4526ec0d2b71)。本篇,我将会对近几年比较热门的函数式编程框架RxJava的源码进行详细的分析。 ### 一、RxJava到底是什么? RxJava是基于Java虚拟机上的响应式扩展库,它通过**使用可观察的序列将异步和基于事件的程序组合起来**。 与此同时,它**扩展了观察者模式来支持数据/事件序列**,并且添加了操作符,这些**操作符允许你声明性地组合序列**,同时抽象出要关注的问题:比如低级线程、同步、线程安全和并发数据结构等。 从RxJava的官方定义来看,我们如果要想真正地理解RxJava,就必须对它以下两个部分进行深入的分析: * 1、**订阅流程** * 2、**线程切换** 当然,RxJava操作符的源码也是很不错的学习资源,特别是FlatMap、Zip等操作符的源码,有很多可以借鉴的地方,但是它们内部的实现比较复杂,限于篇幅,本文只讲解RxJava的订阅流程和线程切换原理。接下来,笔者一一对以上RxJava的两个关键部分来进行详细地讲解。 ### 二、RxJava的订阅流程 首先给出RxJava消息订阅的例子: ~~~ Observable.create(newObservableOnSubscribe<String>() { @Override public void subscribe(ObservableEmitter<String>emitter) throws Exception { emitter.onNext("1"); emitter.onNext("2"); emitter.onNext("3"); emitter.onComplete(); } }).subscribe(new Observer<String>() { @Override public void onSubscribe(Disposable d) { Log.d(TAG, "onSubscribe"); } @Override public void onNext(String s) { Log.d(TAG, "onNext : " + s); } @Override public void onError(Throwable e) { Log.d(TAG, "onError : " + e.toString()); } @Override public void onComplete() { Log.d(TAG, "onComplete"); } }); ~~~ 可以看到,这里首先创建了一个被观察者,然后创建一个观察者订阅了这个被观察者,因此下面分两个部分对RxJava的订阅流程进行分析: * 1、**创建被观察者过程** * 2、**订阅过程** #### 1、创建被观察者过程 首先,上面使用了Observable类的create()方法创建了一个被观察者,看看里面做了什么。 ##### 1.1、Observable#create() ~~~ // 省略一些检测性的注解 public static <T> Observable<T> create(ObservableOnSubscribe<T> source) { ObjectHelper.requireNonNull(source, "source is null"); return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableCreate<T>(source)); } ~~~ 在Observable的create()里面实际上是创建了一个新的ObservableCreate对象,同时,把我们定义好的ObservableOnSubscribe对象传入了ObservableCreate对象中,最后调用了RxJavaPlugins.onAssembly()方法。接下来看看这个ObservableCreate是干什么的。 ##### 1.2、ObservableCreate ~~~ public final class ObservableCreate<T> extends Observable<T> { final ObservableOnSubscribe<T> source; public ObservableCreate(ObservableOnSubscribe<T> source) { this.source = source; } ... } 复制代码 ~~~ 这里仅仅是把ObservableOnSubscribe这个对象保存在ObservableCreate中了。然后看看RxJavaPlugins.onAssembly()这个方法的处理。 ##### 1.3、RxJavaPlugins#onAssembly() ~~~ public static <T> Observable<T> onAssembly(@NonNull Observable<T> source) { // 应用hook函数的一些处理,一般用到不到 ... return source; } 复制代码 ~~~ 最终仅仅是把我们的ObservableCreate给返回了。 ##### 1.4、创建被观察者过程小结 从以上分析可知,Observable.create()方法仅仅是**先将我们自定义的ObservableOnSubscribe对象重新包装成了一个ObservableCreate对象**。 #### 2、订阅过程 接着,看看Observable.subscribe()的订阅过程是如何实现的。 ##### 2.1、Observable#subscribe() ~~~ public final void subscribe(Observer<? super T> observer) { ... // 1 observer = RxJavaPlugins.onSubscribe(this,observer); ... // 2 subscribeActual(observer); ... } 复制代码 ~~~ 在注释1处,在Observable的subscribe()方法内部首先调用了RxJavaPlugins的onSubscribe()方法。 ##### 2.2、RxJavaPlugins#onSubscribe() ~~~ public static <T> Observer<? super T> onSubscribe(@NonNull Observable<T> source, @NonNull Observer<? super T> observer) { // 应用hook函数的一些处理,一般用到不到 ... return observer; } 复制代码 ~~~ 除去hook应用的逻辑,这里仅仅是将observer返回了。接着来分析下注释2处的subscribeActual()方法, ##### 2.3、Observable#subscribeActual() ~~~ protected abstract void subscribeActual(Observer<? super T> observer); 复制代码 ~~~ 这是一个抽象的方法,很明显,它对应的具体实现类就是我们在第一步创建的ObservableCreate类,接下来看到ObservableCreate的subscribeActual()方法。 ##### 2.4、ObservableCreate#subscribeActual() ~~~ @Override protected void subscribeActual(Observer<? super T> observer) { // 1 CreateEmitter<T> parent = new CreateEmitter<T>(observer); // 2 observer.onSubscribe(parent); try { // 3 source.subscribe(parent); } catch (Throwable ex) { Exceptions.throwIfFatal(ex); parent.onError(ex); } } 复制代码 ~~~ 在注释1处,首先新创建了一个CreateEmitter对象,同时传入了我们自定义的observer对象进去。 ##### 2.4.1、CreateEmitter ~~~ static final class CreateEmitter<T> extends AtomicReference<Disposable> implements ObservableEmitter<T>, Disposable { ... final Observer<? super T> observer; CreateEmitter(Observer<? super T> observer) { this.observer = observer; } ... } 复制代码 ~~~ 从上面可以看出,**CreateEmitter通过继承了Java并发包中的原子引用类AtomicReference保证了事件流切断状态Dispose的一致性**(这里不理解的话,看到后面讲解Dispose的时候就明白了),并**实现了ObservableEmitter接口和Disposable接口**,接着我们分析下注释2处的observer.onSubscribe(parent),这个onSubscribe回调的含义其实就是**告诉观察者已经成功订阅了被观察者**。再看到注释3处的source.subscribe(parent)这行代码,这里的source其实是ObservableOnSubscribe对象,我们看到ObservableOnSubscribe的subscribe()方法。 ##### 2.4.2、ObservableOnSubscribe#subscribe() ~~~ Observable observable = Observable.create(new ObservableOnSubscribe<String>() { @Override public voidsubscribe(ObservableEmitter<String> emitter) throws Exception { emitter.onNext("1"); emitter.onNext("2"); emitter.onNext("3"); emitter.onComplete(); } }); 复制代码 ~~~ 这里面使用到了ObservableEmitter的onNext()方法将事件流发送出去,最后调用了onComplete()方法完成了订阅过程。ObservableEmitter是一个抽象类,实现类就是我们传入的CreateEmitter对象,接下来我们看看CreateEmitter的onNext()方法和onComplete()方法的处理。 ##### 2.4.3、CreateEmitter#onNext() && CreateEmitter#onComplete() ~~~ static final class CreateEmitter<T> extends AtomicReference<Disposable> implements ObservableEmitter<T>, Disposable { ... @Override public void onNext(T t) { ... if (!isDisposed()) { //调用观察者的onNext() observer.onNext(t); } } @Override public void onComplete() { if (!isDisposed()) { try { observer.onComplete(); } finally { dispose(); } } } ... } 复制代码 ~~~ 在CreateEmitter的onNext和onComplete方法中首先都要经过一个**isDisposed**的判断,作用就是看**当前的事件流是否被切断(废弃)掉了**,默认是不切断的,如果想要切断,可以调用Disposable的dispose()方法将此状态设置为切断(废弃)状态。我们继续看看这个isDisposed内部的处理。 ##### 2.4.4、ObservableEmitter#isDisposed() ~~~ @Override public boolean isDisposed() { return DisposableHelper.isDisposed(get()); } 复制代码 ~~~ 注意到这里通过get()方法首先从ObservableEmitter的AtomicReference中拿到了保存的Disposable状态。然后交给了DisposableHelper进行判断处理。接下来看看DisposableHelper的处理。 ##### 2.4.5、DisposableHelper#isDisposed() && DisposableHelper#set() ~~~ public enum DisposableHelper implements Disposable { DISPOSED; public static boolean isDisposed(Disposable d) { // 1 return d == DISPOSED; } public static boolean set(AtomicReference<Disposable> field, Disposable d) { for (;;) { Disposable current = field.get(); if (current == DISPOSED) { if (d != null) { d.dispose(); } return false; } // 2 if (field.compareAndSet(current, d)) { if (current != null) { current.dispose(); } return true; } } } ... public static boolean dispose(AtomicReference<Disposable> field) { Disposable current = field.get(); Disposable d = DISPOSED; if (current != d) { // ... current = field.getAndSet(d); if (current != d) { if (current != null) { current.dispose(); } return true; } } return false; } ... } 复制代码 ~~~ DisposableHelper是一个枚举类,内部只有一个值即DISPOSED, 从上面的分析可知它就是用来**标记事件流被切断(废弃)状态的**。先看到注释2和注释3处的代码**field.compareAndSet(current, d)和field.getAndSet(d)**,这里使用了**原子引用AtomicReference内部包装的[CAS](https://www.jianshu.com/p/ab2c8fce878b)方法处理了标志Disposable的并发读写问题**。最后看到注释3处,将我们传入的CreateEmitter这个原子引用类保存的Dispable状态和DisposableHelper内部的DISPOSED进行比较,如果相等,就证明数据流被切断了。为了更进一步理解Disposed的作用,再来看看CreateEmitter中剩余的关键方法。 ##### 2.4.6、CreateEmitter ~~~ @Override public void onNext(T t) { ... // 1 if (!isDisposed()) { observer.onNext(t); } } @Override public void onError(Throwable t) { if (!tryOnError(t)) { // 2 RxJavaPlugins.onError(t); } } @Override public boolean tryOnError(Throwable t) { ... // 3 if (!isDisposed()) { try { observer.onError(t); } finally { // 4 dispose(); } return true; } return false; } @Override public void onComplete() { // 5 if (!isDisposed()) { try { observer.onComplete(); } finally { // 6 dispose(); } } } 复制代码 ~~~ 在注释1、3、5处,onNext()和onError()、onComplete()方法首先都会判断事件流是否被切断,如果事件流此时被切断了,那么onNext()和onComplete()则会退出方法体,不做处理,**onError()则会执行到RxJavaPlugins.onError(t)这句代码,内部会直接抛出异常,导致崩溃**。如果事件流没有被切断,那么在onError()和onComplete()内部最终会调用到注释4、6处的这句dispose()代码,将事件流进行切断,由此可知,**onError()和onComplete()只能调用一个,如果先执行的是onComplete(),再调用onError()的话就会导致异常崩溃**。 ### 三、RxJava的线程切换 首先给出RxJava线程切换的例子: ~~~ Observable.create(new ObservableOnSubscribe<String>() { @Override public voidsubscribe(ObservableEmitter<String>emitter) throws Exception { emitter.onNext("1"); emitter.onNext("2"); emitter.onNext("3"); emitter.onComplete(); } }) .subscribeOn(Schedulers.io()) .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()) .subscribe(new Observer<String>() { @Override public void onSubscribe(Disposable d) { Log.d(TAG, "onSubscribe"); } @Override public void onNext(String s) { Log.d(TAG, "onNext : " + s); } @Override public void onError(Throwable e) { Log.d(TAG, "onError : " +e.toString()); } @Override public void onComplete() { Log.d(TAG, "onComplete"); } }); 复制代码 ~~~ 可以看到,RxJava的线程切换主要**分为subscribeOn()和observeOn()方法**,首先,来分析下subscribeOn()方法。 #### 1、subscribeOn(Schedulers.io()) 在Schedulers.io()方法中,我们需要先传入一个Scheduler调度类,这里是传入了一个调度到io子线程的调度类,我们看看这个Schedulers.io()方法内部是怎么构造这个调度器的。 #### 2、Schedulers#io() ~~~ static final Scheduler IO; ... public static Scheduler io() { // 1 return RxJavaPlugins.onIoScheduler(IO); } static { ... // 2 IO = RxJavaPlugins.initIoScheduler(new IOTask()); } static final class IOTask implements Callable<Scheduler> { @Override public Scheduler call() throws Exception { // 3 return IoHolder.DEFAULT; } } static final class IoHolder { // 4 static final Scheduler DEFAULT = new IoScheduler(); } 复制代码 ~~~ Schedulers这个类的代码很多,这里我只拿出有关Schedulers.io这个方法涉及的逻辑代码进行讲解。首先,在注释1处,同前面分析的订阅流程的处理一样,只是一个处理hook的逻辑,最终返回的还是传入的这个IO对象。再看到注释2处,**在Schedulers的静态代码块中将IO对象进行了初始化,其实质就是新建了一个IOTask的静态内部类**,在IOTask的call方法中,也就是注释3处,可以了解到使用了静态内部类的方式把创建的IOScheduler对象给返回出去了。绕了这么大圈子,**Schedulers.io方法其实质就是返回了一个IOScheduler对象**。 #### 3、Observable#subscribeOn() ~~~ public final Observable<T> subscribeOn(Scheduler scheduler) { ... return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableSubscribeOn<T>(this, scheduler)); } 复制代码 ~~~ 在subscribeOn()方法里面,又将ObservableCreate包装成了一个ObservableSubscribeOn对象。我们关注到ObservableSubscribeOn类。 #### 4、ObservableSubscribeOn ~~~ public final class ObservableSubscribeOn<T> extends AbstractObservableWithUpstream<T, T> { final Scheduler scheduler; public ObservableSubscribeOn(ObservableSource<T> source, Scheduler scheduler) { // 1 super(source); this.scheduler = scheduler; } @Override public void subscribeActual(final Observer<? super T> observer) { // 2 final SubscribeOnObserver<T> parent = new SubscribeOnObserver<T>(observer); // 3 observer.onSubscribe(parent); // 4 parent.setDisposable(scheduler.scheduleDirect(new SubscribeTask(parent))); } ... } 复制代码 ~~~ 首先,在注释1处,将传进来的source和scheduler保存起来。接着,等到实际订阅的时候,就会执行到这个subscribeActual方法,在注释2处,将我们自定义的Observer包装成了一个SubscribeOnObserver对象。在注释3处,通知观察者订阅了被观察者。在注释4处,内部先创建了一个SubscribeTask对象,来看看它的实现。 #### 5、ObservableSubscribeOn#SubscribeTask ~~~ final class SubscribeTask implements Runnable { private final SubscribeOnObserver<T> parent; SubscribeTask(SubscribeOnObserver<T> parent) { this.parent = parent; } @Override public void run() { source.subscribe(parent); } } 复制代码 ~~~ SubscribeTask是ObservableSubscribeOn的内部类,它实质上就是一个任务类,在它的run方法中会执行到source.subscribe(parent)的订阅方法,**这个source其实就是我们在ObservableSubscribeOn构造方法中传进来的ObservableCreate对象**。接下来看看scheduler.scheduleDirect()内部的处理。 #### 6、Scheduler#scheduleDirect() ~~~ public Disposable scheduleDirect(@NonNull Runnable run) { return scheduleDirect(run, 0L, TimeUnit.NANOSECONDS); } public Disposable scheduleDirect(@NonNull Runnable run, long delay, @NonNull TimeUnit unit) { // 1 final Worker w = createWorker(); // 2 final Runnable decoratedRun = RxJavaPlugins.onSchedule(run); // 3 DisposeTask task = new DisposeTask(decoratedRun, w); // 4 w.schedule(task, delay, unit); return task; } 复制代码 ~~~ 这里最后会执行到上面这个scheduleDirect()重载方法。首先,在注释1处,会调用createWorker()方法创建一个工作者对象Worker,它是一个抽象类,这里的实现类就是IoScheduler,下面,我们看看IoScheduler类的createWorker()方法。 ##### 6.1、IOScheduler#createWorker() ~~~ final AtomicReference<CachedWorkerPool> pool; ... public IoScheduler(ThreadFactory threadFactory) { this.threadFactory = threadFactory; this.pool = new AtomicReference<CachedWorkerPool>(NONE); start(); } ... @Override public Worker createWorker() { // 1 return new EventLoopWorker(pool.get()); } static final class EventLoopWorker extends Scheduler.Worker { ... EventLoopWorker(CachedWorkerPool pool) { this.pool = pool; this.tasks = new CompositeDisposable(); // 2 this.threadWorker = pool.get(); } } 复制代码 ~~~ 首先,在注释1处调用了pool.get()这个方法,**pool是一个CachedWorkerPool类型的原子引用对象**,它的作用就是**用于缓存工作者对象Worker的**。然后,将得到的CachedWorkerPool传入新创建的EventLoopWorker对象中。重点关注一下注释2处,这里将CachedWorkerPool缓存的threadWorker对象保存起来了。 下面,我们继续分析3.6处代码段的注释2处的代码,这里又是一个关于hook的封装处理,最终还是返回的当前的Runnable对象。在注释3处新建了一个切断任务DisposeTask将decoratedRun和w对象包装了起来。最后在注释4处调用了工作者的schedule()方法。下面我们来分析下它内部的处理。 ##### 6.2、IoScheduler#schedule() ~~~ @Override public Disposable schedule(@NonNull Runnableaction, long delayTime, @NonNull TimeUnit unit){ ... return threadWorker.scheduleActual(action,delayTime, unit, tasks); } 复制代码 ~~~ 内部调用了threadWorker的scheduleActual()方法,实际上是调用到了父类NewThreadWorker的scheduleActual()方法,我们继续看看NewThreadWorker的scheduleActual()方法中做的事情。 ##### 6.3、NewThreadWorker#scheduleActual() ~~~ public NewThreadWorker(ThreadFactory threadFactory) { executor = SchedulerPoolFactory.create(threadFactory); } @NonNull public ScheduledRunnable scheduleActual(final Runnable run, long delayTime, @NonNull TimeUnit unit, @Nullable DisposableContainer parent) { Runnable decoratedRun = RxJavaPlugins.onSchedule(run); // 1 ScheduledRunnable sr = new ScheduledRunnable(decoratedRun, parent); if (parent != null) { if (!parent.add(sr)) { return sr; } } Future<?> f; try { // 2 if (delayTime <= 0) { // 3 f = executor.submit((Callable<Object>)sr); } else { // 4 f = executor.schedule((Callable<Object>)sr, delayTime, unit); } sr.setFuture(f); } catch (RejectedExecutionException ex) { if (parent != null) { parent.remove(sr); } RxJavaPlugins.onError(ex); } return sr; } 复制代码 ~~~ 在NewThreadWorker的scheduleActual()方法的内部,在注释1处首先会新建一个ScheduledRunnable对象,将Runnable对象和parent包装起来了,**这里parent是一个DisposableContainer对象,它实际的实现类是CompositeDisposable类,它是一个保存所有事件流是否被切断状态的容器,其内部的实现是使用了RxJava自己定义的一个简单的OpenHashSet类进行存储**。最后注释2处,判断是否设置了延迟时间,如果设置了,则调用线程池的submit()方法立即进行线程切换,否则,调用schedule()方法进行延时执行线程切换。 #### 7、为什么多次执行subscribeOn(),只有第一次有效? 从上面的分析,我们可以很容易了解到**被观察者被订阅时是从最外面的一层(ObservableSubscribeOn)通知到里面的一层(ObservableOnSubscribe)**,当连续执行了到多次subscribeOn()的时候,其实就是先执行倒数第一次的subscribeOn()方法,直到最后一次执行的subscribeOn()方法,这样肯定会覆盖前面的线程切换。 #### 8、observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()) ~~~ 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)); } 复制代码 ~~~ 可以看到,observeOn()方法内部最终也是返回了一个ObservableObserveOn对象,我们直接来看看ObservableObserveOn的subscribeActual()方法。 #### 9、ObservableObserveOn#subscribeActual() ~~~ @Override protected void subscribeActual(Observer<? super T> observer) { // 1 if (scheduler instanceof TrampolineScheduler) { // 2 source.subscribe(observer); } else { // 3 Scheduler.Worker w = scheduler.createWorker(); // 4 source.subscribe(new ObserveOnObserver<T>(observer, w, delayError, bufferSize)); } } 复制代码 ~~~ 首先,在注释1处,判断指定的调度器是不是TrampolineScheduler,这是一个不进行线程切换,立即执行当前代码的调度器。如果是,则会直接调用ObservableSubscribeOn的subscribe()方法,如果不是,则会在注释3处创建一个工作者对象。然后,在注释4处创建一个新的ObserveOnObserver将SubscribeOnobserver对象包装起来,并传入ObservableSubscribeOn的subscribe()方法进行订阅。接下来看看ObserveOnObserver类的重点方法。 #### 10、ObserveOnObserver ~~~ @Override public void onNext(T t) { ... if (sourceMode != QueueDisposable.ASYNC) { // 1 queue.offer(t); } schedule(); } @Override public void onError(Throwable t) { ... schedule(); } @Override public void onComplete() { ... schedule(); } 复制代码 ~~~ 去除非主线逻辑的代码,在ObserveOnObserver的onNext()和onError()、onComplete()方法中最后都会调用到schedule()方法。接着看schedule()方法,其中**onNext()还会把消息存放到队列中**。 #### 11、ObserveOnObserver#schedule() ~~~ void schedule() { if (getAndIncrement() == 0) { worker.schedule(this); } } ~~~ 这里使用了worker进行调度ObserveOnObserver这个实现了Runnable的任务。worker就是在AndroidSchedulers.mainThread()中创建的,内部其实就是**使用Handler进行线程切换的**,此处不再赘述了。接着看ObserveOnObserver的run()方法。 #### 12、ObserveOnObserver#run() ~~~ @Override public void run() { // 1 if (outputFused) { drainFused(); } else { // 2 drainNormal(); } } ~~~ 在注释1处会**先判断outputFused这个标志位,它表示事件流是否被融化掉,默认是false,所以,最后会执行到drainNormal()方法**。接着看看drainNormal()方法内部的处理。 #### 13、ObserveOnObserver#drainNormal() ~~~ void drainNormal() { int missed = 1; final SimpleQueue<T> q = queue; // 1 final Observer<? super T> a = downstream; ... // 2 v = q.poll(); ... // 3 a.onNext(v); ... } ~~~ 在注释1处,这里的downstream实际上是从外面传进来的SubscribeOnObserver对象。在注释2处将队列中的消息取出来,接着在注释3处调用了SubscribeOnObserver的onNext方法。**最终,会从我们包装类的最外层一直调用到最里面的我们自定义的Observer中的onNext()方法,所以,在observeOn()方法下面的链式代码都会执行到它所指定的线程中,噢,原来如此**。 ### 五、总结 其实笔者使用了RxJava也已经有一年多的时间了,但是一直没有去深入去了解过它的内部实现原理,**如今细细品尝,的确是酣畅淋漓**。从一开始的OkHttp到现如今的RxJava源码分析,到此为止,Android主流三方库源码分析系列文章已经发布了五篇了,我们的征途已经过半,接下来,我将会对Android中的内存泄露框架LeakCanary源码进行深入地讲解,尽请期待~ ##### 参考链接: * * * 1、RxJava V2.2.5 源码 2、Android 进阶之光 3、[详解 RxJava 的消息订阅和线程切换原理](https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIwMTAzMTMxMg==&mid=2649492749&idx=1&sn=a4d2e79afd8257b57c6efa57cbff4404&chksm=8eec86f2b99b0fe46f61f324e032af335fbe02c7db1ef4eca60abb4bc99b4d216da7ba32dc88&scene=38#wechat_redirect) 链接:https://juejin.im/post/5e4c9d45518825496e7847b1