RxJava介绍及基本原理

随着互联网的迅猛发展，Java已成为最广泛应用于后端开发的语言之一。而在处理异步操作和事件驱动编程方面，传统的Java多线程并不总是最佳选择。这时候，RxJava作为一个基于观察者模式、函数式编程和响应式编程理念的库，为我们提供了一种强大而灵活的解决方案。

简介

RxJava是 ReactiveX 家族的重要一员, ReactiveX 是 Reactive Extensions 的缩写，一般简写为 Rx。ReactiveX官方给Rx的定义是：Rx是一个使用可观察数据流进行异步编程的编程接口。
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ReactiveX 不仅仅是一个编程接口，它是一种编程思想的突破，它影响了许多其它的程序库和框架以及编程语言。它拓展了观察者模式，使你能够自由组合多个异步事件，而不需要去关心线程，同步，线程安全，并发数据以及I/O阻塞。

RxJava在Java环境下使用，它通过Observable（可观测对象）和Subscriber（订阅者）来实现异步编程模型。Observable可以发射出一系列的数据流，而Subscriber则负责处理这些数据流。利用各种操作符，我们可以对数据流进行变换、过滤、合并等操作，从而完成复杂的异步任务。

GitHub - ReactiveX/RxJava: RxJava – Reactive Extensions for the JVM – a library for composing asynchronous and event-based programs using observable sequences for the Java VM.
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结论： RxJava是 ReactiveX 在JVM上的一个实现，ReactiveX使用Observable序列组合异步和基于事件的程序的库；是一个 基于事件流、实现异步操作的库。

Observables · ReactiveX文档中文翻译

RxJava 是轻量级的

RxJava尽力做到非常轻巧。它仅关注Observable的抽象和与之相关的高层函数，实现为一个单独的JAR文件。

RxJava 是一个多语言实现

RxJava 支持Java 6或者更新的版本，以及其它的JVM语言如 Groovy, Clojure, JRuby, Kotlin 和 Scala。RxJava 可用于更多的语言环境，而不仅仅是Java和Scala，而且它致力于尊重每一种JVM语言的习惯。

RxJava 第三方库

下面是可与RxJava协作的第三方库：

  • Hystrix - 用于分布式系统的一个延时和容错处理框架

  • Camel RX - 一个用于Apache Camel 的 RxJava 兼容层

  • rxjava-http-tail - 让你可以跟踪HTTP日志，就像使用 tail -f 一样

  • mod-rxvertx - Extension for VertX - 使用 RxJava 封装的VertX库

  • rxjava-jdbc - 使用RxJava流式处理JDBC连接，还支持语句的函数式组合

  • rtree - 使用RxJava实现的一个纯内存的可变的R-tree和R*-tree

使用指南

你可以在Maven Central http://search.maven.org 找到用于Maven, Ivy, Gradle, SBT和其它构建工具需要的二进制文件和依赖信息.

Maven示例:

<dependency><groupId>io.reactivex.rxjava3</groupId><artifactId>rxjava</artifactId><version>3.1.7</version>
</dependency>

RxJava使用三步曲

RxJava的使用可以概括为三个步骤：创建 Observable，定义 Observer 处理数据流，最后订阅（Subscribe）Observable。

创建 Observable

  • 可以直接使用 Observable.just() 方法来创建一个发射固定数据项的 Observable；

  • 也可以通过 Observable.fromIterable() 方法来创建包含多个数据项的 Observable。

Observable<String> observable = Observable.just("Hello", "World");

定义 Observer

创建一个 Observer 对象并实现它的各个方法。在这些方法中，你可以处理每个发射的数据项、对错误进行处理，或者在数据全部发射完毕时执行一些操作。

Observer<String> observer = new Observer<String>() {@Overridepublic void onSubscribe(Disposable d) {// 在此方法中进行一些初始化操作或资源管理}@Overridepublic void onNext(String s) {// 处理每个发射的数据项System.out.println(s);}@Overridepublic void onError(Throwable e) {// 处理发生的异常情况}@Overridepublic void onComplete() {// 完成所有的数据发射操作}
};

订阅 Observable

observable.subscribe(observer);

RxJava基本原理

生活例子引入

用一个生活例子引入，来介绍 RxJava的基本原理： 顾客到饭店吃饭
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RxJava原理介绍

  • RxJava原理 基于 一种扩展的观察者模式

  • RxJava的扩展观察者模式中有4个角色：

角色作用类比
被观察者（Observable）产生事件顾客
观察者（Observer）接收事件，并给出响应动作厨房
订阅（Subscribe）连接 被观察者 & 观察者服务员
事件（Event）被观察者 & 观察者 沟通的载体菜

请结合上述 顾客到饭店吃饭 的生活例子理解：
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即RxJava原理可总结为：被观察者 （Observable） 通过 订阅（Subscribe） 按顺序发送事件 给观察者 （Observer）， 观察者（Observer） 按顺序接收事件 & 作出对应的响应动作。具体如下图：
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代码实现

步骤1：创建被观察者 （**Observable**** ）& 生产事件**

  • 即 顾客入饭店 - 坐下餐桌 - 点菜
// 步骤1：创建被观察者 （Observable ）& 生产事件
// 即 顾客入饭店 - 坐下餐桌 - 点菜
// 1. 创建被观察者 Observable 对象
Observable<String> observable = Observable.create(new ObservableOnSubscribe<String>() {
// create() 是 RxJava 最基本的创造事件序列的方法
// 此处传入了一个 OnSubscribe 对象参数
// 当 Observable 被订阅时，OnSubscribe 的 call() 方法会自动被调用，即事件序列就会依照设定依次被触发
// 即观察者会依次调用对应事件的复写方法从而响应事件
// 从而实现被观察者调用了观察者的回调方法 & 由被观察者向观察者的事件传递，即观察者模式// 2. 在复写的subscribe（）里定义需要发送的事件@Overridepublic void subscribe(ObservableEmitter<String> emitter) throws Exception {// 通过 ObservableEmitter类对象产生事件并通知观察者// ObservableEmitter类介绍// 2.1 定义：事件发射器// 2.2 作用：定义需要发送的事件 & 向观察者发送事件emitter.onNext("event01");emitter.onNext("event02");emitter.onNext("event03");emitter.onComplete();}
});

步骤2：创建观察者 （**Observer**** ）并 定义响应事件的行为**

  • 即 开厨房 - 确定对应菜式

  • 发生的事件类型包括：Next事件、Complete事件 & Error事件。具体如下：

事件类型定义作用使用规则使用方法
Next普通事件向观察者发送需要响应事件的信号被观聚者可发送无限个Next事件；观察者可接受无限个Next事件onNext()
Complete表示所有的事件都已经成功完成（RxJava把所有时间当作队列处理）标志 被观察者 不再发送普通事件（Next）当被观察者发送了一个Complete事件后，被观察者在Complete事件后的事件将会继续发送，但观察者收到Complete事件后将不再继续接收任何事件；被观察者可以不发送Complete事件。onComplete()
Error事件队列异常事件标志 事件处理过程中出现异常（此时队列自动终止，不允许再有事件发出）当被观察者发送了一个Error事件后，被观察者在Error事件后的事件将会继续发送，但观察者收到Error事件后将不再继续接收任何事件；被观察者可以不发送Error事件。onError()
// 1. 创建观察者 （Observer ）对象
Observer<String> observer = new Observer<String>() {// 2. 创建对象时通过对应复写对应事件方法 从而 响应对应事件// 观察者接收事件前，默认最先调用复写 onSubscribe（）@Overridepublic void onSubscribe(Disposable d) {}// 当被观察者生产Next事件 & 观察者接收到时，会调用该复写方法 进行响应@Overridepublic void onNext(String value) {System.out.println("对Next事件作出响应" + value);}// 当被观察者生产Error事件& 观察者接收到时，会调用该复写方法 进行响应@Overridepublic void onError(Throwable e) {}// 当被观察者生产Complete事件& 观察者接收到时，会调用该复写方法 进行响应@Overridepublic void onComplete() {}
};

步骤3：通过订阅（**Subscribe**）连接观察者和被观察者

  • 即 顾客找到服务员 - 点菜 - 服务员下单到厨房 - 厨房烹调
observable.subscribe(observer);
// 或者 observable.subscribe(subscriber)；

Subject

来看⼀个⾮常特殊的类型- Subject ，为什么说它特殊呢？原因很简单：它同时充当了Observer和Observable的角色。因为它是一个Observer，它可以订阅一个或多个Observable；又因为它是一个Observable，它可以转发它收到(Observe)的数据，也可以发射新的数据。

由于一个Subject订阅一个Observable，它可以触发这个Observable开始发射数据（如果那个Observable是"冷"的–就是说，它等待有订阅才开始发射数据）。因此有这样的效果，Subject可以把原来那个"冷"的Observable变成"热"的。

Subject的种类

针对不同的场景一共有四种类型的Subject。他们并不是在所有的实现中全部都存在，而且一些实现使用其它的命名约定（例如，在RxScala中Subject被称作PublishSubject）。

AsyncSubject

一个AsyncSubject只在原始Observable完成后，发射来自原始Observable的最后一个值。（如果原始Observable没有发射任何值，AsyncObject也不发射任何值）它会把这最后一个值发射给任何后续的观察者。

AsyncSubject asyncSubject = AsyncSubject.create();
// 发送事件
asyncSubject.onNext(1);
// 订阅
asyncSubject.subscribe(event -> {System.out.println(event);
});
asyncSubject.onNext(3);
// 再次发送事件
asyncSubject.onNext(4);
asyncSubject.onComplete();
// 只会监听到 事件4

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PublishSubject

可以不需要初始来进行初始化（也就是可以为空），并且它只会向订阅者发送在订阅之后才接收到的元素。

// 初始化⼀个PublishSubject
PublishSubject publishSubject = PublishSubject.create();
// 发送事件
publishSubject.onNext(1);
// 订阅
publishSubject.subscribe(event -> {System.out.println(event);
});
// 再次发送事件
publishSubject.onNext(2);
publishSubject.onNext(3);
  • 事件1是无法被订阅的，只接受订阅之后的响应
    在这里插入图片描述
    BehaviorSubject

当观察者订阅BehaviorSubject时，它开始发射原始Observable最近发射的数据（如果此时还没有收到任何数据，它会发射一个默认值），然后继续发射其它任何来自原始Observable的数据。
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