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服務器之家 - 編程語言 - Java教程 - RxJava的消息發送和線程切換實現原理

RxJava的消息發送和線程切換實現原理

2021-06-10 14:16Jack921 Java教程

這篇文章主要介紹了RxJava的消息發送和線程切換實現原理,小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,也給大家做個參考。一起跟隨小編過來看看吧

rxjava是一個在java虛擬機上的響應式擴展,通過使用可觀察的序列將異步和基于事件的程序組合起來的一個庫。

它擴展了觀察者模式來支持數據/事件序列,并且添加了操作符,這些操作符允許你聲明性地組合序列,同時抽象出要關注的問題:比如低級線程、同步、線程安全和并發數據結構等。

rxjava相信大家都非常了解吧,今天分享一下rxjava的消息發送和線程源碼的分析。最后并分享一個相關demo,讓大家更加熟悉我們天天都在用的框架。

消息訂閱發送

首先讓我們看看消息訂閱發送最基本的代碼組成:

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observable observable = observable.create(new observableonsubscribe<string>() {
     @override
     public void subscribe(observableemitter<string> emitter) throws exception {
       emitter.onnext("jack1");
       emitter.onnext("jack2");
       emitter.onnext("jack3");
       emitter.oncomplete();
     }
   });
 
   observer<string> observer = 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");
     }
   };
 
   observable.subscribe(observer);

代碼很簡單,observable為被觀察者,observer為觀察者,然后通過observable.subscribe(observer),把觀察者和被觀察者關聯起來。被觀察者發送消息(emitter.onnext("內容")),觀察者就可以在onnext()方法里回調出來。

我們先來看observable,創建是用observable.create()方法進行創建,源碼如下:

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public static <t> observable<t> create(observableonsubscribe<t> source) {
  objecthelper.requirenonnull(source, "source is null");
  return rxjavaplugins.onassembly(new observablecreate<t>(source));
}
 
public static <t> t requirenonnull(t object, string message) {
  if (object == null) {
     throw new nullpointerexception(message);
  }
  return object;
 }
 
public static <t> observable<t> onassembly(@nonnull observable<t> source) {
  function<? super observable, ? extends observable> f = onobservableassembly;
  if (f != null) {
     return apply(f, source);
  }
  return source;
}

可以看出,create()方法里最主要的還是創建用observableonsubscribe傳入創建了一個observablecreate對象并且保存而已。

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public final class observablecreate<t> extends observable<t> {
  final observableonsubscribe<t> source;
 
  public observablecreate(observableonsubscribe<t> source) {
    this.source = source;
  }
 
}

接著是創建observer,這比較簡單只是單純創建一個接口對象而已

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public interface observer<t> {
  void onsubscribe(@nonnull disposable d);
 
  void onnext(@nonnull t t);
 
  void onerror(@nonnull throwable e);
  
  void oncomplete();
}

訂閱發送消息

observable.subscribe(observer)的subscribe方法如下:

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public final void subscribe(observer<? super t> observer) {
  objecthelper.requirenonnull(observer, "observer is null");
  try {
    observer = rxjavaplugins.onsubscribe(this, observer);
    objecthelper.requirenonnull(observer, "plugin returned null observer");
    subscribeactual(observer);
  } catch (nullpointerexception e) { // nopmd
    throw e;
  } catch (throwable e) {
    exceptions.throwiffatal(e);
    rxjavaplugins.onerror(e);
    nullpointerexception npe = new nullpointerexception("actually not, but can't throw other exceptions due to rs");
    npe.initcause(e);
    throw npe;
  }
}
 
//objecthelper.requirenonnull()方法
public static <t> t requirenonnull(t object, string message) {
  if (object == null) {
     throw new nullpointerexception(message);
  }
  return object;
}
 
//rxjavaplugins.onsubscribe()方法
public static <t> observer<? super t> onsubscribe(@nonnull observable<t> source, @nonnull observer<? super t> observer) {
  bifunction<? super observable, ? super observer, ? extends observer> f = onobservablesubscribe;
  if (f != null) {
    return apply(f, source, observer);
  }
  return observer;
}

從上面源碼可以看出requirenonnull()只是做非空判斷而已,而rxjavaplugins.onsubscribe()也只是返回最終的觀察者而已。所以關鍵代碼是抽象方法subscribeactual(observer);那么subscribeactual對應哪個代碼段呢?

還記得observable.create()創建的observablecreate類嗎,這就是subscribeactual()具體實現類,源碼如下:

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protected void subscribeactual(observer<? super t> observer) {
  createemitter<t> parent = new createemitter<t>(observer);
  observer.onsubscribe(parent);
  try {
    source.subscribe(parent);
  } catch (throwable ex) {
    exceptions.throwiffatal(ex);
    parent.onerror(ex);
  }
}

從上面的代碼可以看出,首先創建了一個createemitter對象并傳入observer,然后回到observer的onsubscribe()方法,而source就是我們之前創建observablecreate傳入的observableonsubscribe對象。

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class createemitter<t> extends atomicreference<disposable>
  implements observableemitter<t>, disposable {
 
 }

而createemitter又繼承observableemitter接口,又回調observableonsubscribe的subscribe方法,對應著我們的:

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observable observable = observable.create(new observableonsubscribe<string>() {
   @override
   public void subscribe(observableemitter<string> emitter) throws exception {
      emitter.onnext("jack1");
      emitter.onnext("jack2");
      emitter.onnext("jack3");
      emitter.oncomplete();
   }
});

當它發送消息既調用emitter.onnext()方法時,既調用了createemitter的onnext()方法:

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public void onnext(t t) {
  if (t == null) {
    onerror(new nullpointerexception("onnext called with null. null values are generally not allowed in 2.x operators and sources."));
    return;
  }
  if (!isdisposed()) {
    observer.onnext(t);
  }
}

可以看到最終又回調了觀察者的onnext()方法,把被觀察者的數據傳輸給了觀察者。有人會問

isdisposed()是什么意思,是判斷要不要終止傳遞的,我們看emitter.oncomplete()源碼:

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public void oncomplete() {
  if (!isdisposed()) {
    try {
      observer.oncomplete();
    } finally {
      dispose();
    }
  }
}
 
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;
 }
 
public static boolean isdisposed(disposable d) {
    return d == disposed;
}

dispose()方法是終止消息傳遞,也就付了個disposed常量,而isdisposed()方法就是判斷這個常量而已。這就是整個消息訂閱發送的過程,用的是觀察者模式。

線程切換

在上面模板代碼的基礎上,線程切換只是改變了如下代碼:

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observable.subscribeon(schedulers.io())
     .observeon(androidschedulers.mainthread())
     .subscribe(observer);

下面我們對線程切換的源碼進行一下分析,分為兩部分:subscribeon()和observeon()

subscribeon()

首先是subscribeon()源碼如下:

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public final observable<t> subscribeon(scheduler scheduler) {
  objecthelper.requirenonnull(scheduler, "scheduler is null");
  return rxjavaplugins.onassembly(new observablesubscribeon<t>(this, scheduler));
}

我們傳進去了一個scheduler類,scheduler是一個調度類,能夠延時或周期性地去執行一個任務。

scheduler有如下類型:

 

類型 使用方式 含義 使用場景
ioscheduler schedulers.io() io操作線程 讀寫sd卡文件,查詢數據庫,訪問網絡等io密集型操作
newthreadscheduler schedulers.newthread() 創建新線程 耗時操作等
singlescheduler schedulers.single() 單例線程 只需一個單例線程時
computationscheduler schedulers.computation() cpu計算操作線程 圖片壓縮取樣、xml,json解析等cpu密集型計算
trampolinescheduler schedulers.trampoline() 當前線程 需要在當前線程立即執行任務時
handlerscheduler androidschedulers.mainthread() android主線程 更新ui等

 

接著就沒什么了,只是返回一個observablesubscribeon對象而已。

observeon()

首先看源碼如下:

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public final observable<t> observeon(scheduler scheduler) {
  return observeon(scheduler, false, buffersize());
}
 
public final observable<t> observeon(scheduler scheduler, boolean delayerror, int buffersize) {
  objecthelper.requirenonnull(scheduler, "scheduler is null");
  objecthelper.verifypositive(buffersize, "buffersize");
  return rxjavaplugins.onassembly(new observableobserveon<t>(this, scheduler, delayerror, buffersize));
}

這里也是沒什么,只是最終返回一個observableobserveon對象而已。

接著還是像原來那樣調用subscribe()方法進行訂閱,看起來好像整體變化不大,就是封裝了一些對象而已,不過著恰恰是rxjava源碼的精華,當他再次調用subscribeactual()方法時,已經不是之前的observablecreate()里subscribeactual方法了,而是最先調用observableobserveon的subscribeactual()方法,對應源碼如下:

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protected void subscribeactual(observer<? super t> observer) {
  if (scheduler instanceof trampolinescheduler) {
    source.subscribe(observer);
  } else {
    scheduler.worker w = scheduler.createworker();
    source.subscribe(new observeonobserver<t>(observer, w, delayerror, buffersize));
  }
}

在這里有兩點要講,一點是observeonobserver是執行觀察者的線程,后面還會詳解,然后就是source.subscribe,這個source.subscribe調的是observablesubscribeon的subscribe方法,而subscribe方法因為繼承的也是observable,是observable里的方法,所以和上面的observablecreate一樣的方法,所以會調用observablesubscribeon里的subscribeactual()方法,對應的代碼如下:

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public void subscribeactual(final observer<? super t> s) {
  final subscribeonobserver<t> parent = new subscribeonobserver<t>(s);
  s.onsubscribe(parent);
  parent.setdisposable(scheduler.scheduledirect(new subscribetask(parent)));
}

上面代碼中,首先把observeonobserver返回給來的用subscribeonobserver“包裝”起來,然后在回調observer的onsubscribe(),就是對應模板代碼的onsubscribe()方法。

接著看subscribetask類的源碼:

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final class subscribetask implements runnable {
  private final subscribeonobserver<t> parent;
  subscribetask(subscribeonobserver<t> parent) {
    this.parent = parent;
  }
  @override
  public void run() {
    source.subscribe(parent);
  }
}

其中的source.subscribe(parent),就是我們執行子線程的回調方法,對應我們模板代碼里的被觀察者的subscribe()方法。它放在run()方法里,并且繼承runnable,說明這個類主要是線程運行。接著看scheduler.scheduledirect()方法對應的源碼如下:

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public disposable scheduledirect(@nonnull runnable run) {
  return scheduledirect(run, 0l, timeunit.nanoseconds);
}
 
public disposable scheduledirect(@nonnull runnable run, long delay, @nonnull timeunit unit) {
  final worker w = createworker();
  final runnable decoratedrun = rxjavaplugins.onschedule(run);
  disposetask task = new disposetask(decoratedrun, w);
  w.schedule(task, delay, unit);
  return task;
}

在這里,createworker()也是一個抽象方法,調用的是我們的調度類對應的schedulers類里面的方法,這里是ioscheduler類,

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public final class ioscheduler extends scheduler{
 
  final atomicreference<cachedworkerpool> pool;
 
  //省略....
 
  public worker createworker() {
    return new eventloopworker(pool.get());
  }
 
  static final class eventloopworker extends scheduler.worker {
    private final compositedisposable tasks;
    private final cachedworkerpool pool;
    private final threadworker threadworker;
 
    final atomicboolean once = new atomicboolean();
 
    eventloopworker(cachedworkerpool pool) {
      this.pool = pool;
      this.tasks = new compositedisposable();
      this.threadworker = pool.get();
    }
 
    //省略....
 
    @nonnull
    @override
    public disposable schedule(@nonnull runnable action, long delaytime, @nonnull timeunit unit) {
      if (tasks.isdisposed()) {
        // don't schedule, we are unsubscribed
        return emptydisposable.instance;
      }
      return threadworker.scheduleactual(action, delaytime, unit, tasks);
    }
  }
 
}
 
 static final class cachedworkerpool implements runnable {
 
  //省略....
 
  threadworker get() {
    if (allworkers.isdisposed()) {
      return shutdown_thread_worker;
    }
    while (!expiringworkerqueue.isempty()) {
      threadworker threadworker = expiringworkerqueue.poll();
      if (threadworker != null) {
        return threadworker;
      }
    }
 
    threadworker w = new threadworker(threadfactory);
    allworkers.add(w);
    return w;
   }
   //省略....
}

這就是ioscheduler的createworker()的方法,其實最主要的意思就是獲取線程池,以便于生成子線程,讓subscribetask()可以運行。然后直接調用 w.schedule(task, delay, unit)方法讓它在線程池里執行。上面中那threadworker的源碼如下:

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static final class threadworker extends newthreadworker {
  private long expirationtime;
  threadworker(threadfactory threadfactory) {
    super(threadfactory);
    this.expirationtime = 0l;
  }
 
  //省略代碼....
 }
 
public class newthreadworker extends scheduler.worker implements disposable {
  private final scheduledexecutorservice executor;
 
  public newthreadworker(threadfactory threadfactory) {
    executor = schedulerpoolfactory.create(threadfactory);
  }
 
  public scheduledrunnable scheduleactual(final runnable run, long delaytime, @nonnull timeunit unit, @nullable disposablecontainer parent) {
    runnable decoratedrun = rxjavaplugins.onschedule(run);
 
    scheduledrunnable sr = new scheduledrunnable(decoratedrun, parent);
 
    if (parent != null) {
      if (!parent.add(sr)) {
        return sr;
      }
    }
 
    future<?> f;
    try {
      if (delaytime <= 0) {
        f = executor.submit((callable<object>)sr);
      } else {
        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;
  }
}

可以看到,這就調了原始的javaapi來進行線程池操作。

然后最后一環在子線程調用source.subscribe(parent)方法,然后回調剛開始創建的observablecreate的subscribeactual(),既:

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protected void subscribeactual(observer<? super t> observer) {
    createemitter<t> parent = new createemitter<t>(observer);
    observer.onsubscribe(parent);
    try {
      source.subscribe(parent);
    } catch (throwable ex) {
      exceptions.throwiffatal(ex);
      parent.onerror(ex);
    }
}

進行消息的訂閱綁定。

當我們在調用 emitter.onnext(內容)時,是在io線程里的,那回調的onnext()又是什么時候切換的?那就是前面為了整個流程流暢性沒講的在observeon()里的observeonobserver是執行觀察者的線程的過程。

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class observeonobserver<t> extends basicintqueuedisposable<t>
  implements observer<t>, runnable {
 
    //省略代碼....
 
    observeonobserver(observer<? super t> actual, scheduler.worker worker, boolean delayerror, int buffersize) {
      this.actual = actual;
      this.worker = worker;
      this.delayerror = delayerror;
      this.buffersize = buffersize;
    }
 
    @override
    public void onsubscribe(disposable s) {
      if (disposablehelper.validate(this.s, s)) {
        this.s = s;
        if (s instanceof queuedisposable) {
          @suppresswarnings("unchecked")
          queuedisposable<t> qd = (queuedisposable<t>) s;
          int m = qd.requestfusion(queuedisposable.any | queuedisposable.boundary);
          if (m == queuedisposable.sync) {
            sourcemode = m;
            queue = qd;
            done = true;
            actual.onsubscribe(this);
            schedule();
            return;
          }
          if (m == queuedisposable.async) {
            sourcemode = m;
            queue = qd;
            actual.onsubscribe(this);
            return;
          }
        }
        queue = new spsclinkedarrayqueue<t>(buffersize);
        actual.onsubscribe(this);
      }
    }
 
    @override
    public void onnext(t t) {
      if (done) {
        return;
      }
      if (sourcemode != queuedisposable.async) {
        queue.offer(t);
      }
      schedule();
    
 
    void schedule() {
      if (getandincrement() == 0) {
        worker.schedule(this);
      }
    }
    //省略代碼....
  }

當調用emitter.onnext(內容)方法,會調用上面的onnext()方法,然后在這個方法里會把數據壓入一個隊列,然后執行worker.schedule(this)方法,work是什么呢,還記得androidschedulers.mainthread()嗎,這個對應這個handlerscheduler這個類,所以createworker()對應著:

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private static final class mainholder {
    static final scheduler default = new handlerscheduler(new handler(looper.getmainlooper()));
}
 
 
public worker createworker() {
  return new handlerworker(handler);
}
 
private static final class handlerworker extends worker {
    private final handler handler;
    private volatile boolean disposed;
 
    handlerworker(handler handler) {
      this.handler = handler;
    }
 
    @override
    public disposable schedule(runnable run, long delay, timeunit unit) {
      if (run == null) throw new nullpointerexception("run == null");
      if (unit == null) throw new nullpointerexception("unit == null");
      if (disposed) {
        return disposables.disposed();
      }
      run = rxjavaplugins.onschedule(run);
      scheduledrunnable scheduled = new scheduledrunnable(handler, run);
      message message = message.obtain(handler, scheduled);
      message.obj = this; // used as token for batch disposal of this worker's runnables.
      handler.sendmessagedelayed(message, unit.tomillis(delay));
      if (disposed) {
        handler.removecallbacks(scheduled);
        return disposables.disposed();
      }
      return scheduled;
    }
}

在next()方法里,運用android自帶的handler消息機制,通過把方法包裹在message里,同通過handler.sendmessagedelayed()發送消息,就會在ui線程里回調next()方法,從而實現從子線程切換到android主線程的操作。我們在主線程拿到數據就可以進行各種在主線程的操作了。

總結一下:

RxJava的消息發送和線程切換實現原理

observablecreate 一> observablesubscribeon 一> observableobserveon為初始化順序

當調用observable.subscribe(observer)時的執行順序
observableobserveon 一> observablesubscribeon 一> observablecreate

當發送消息的執行順序
observablecreate 一> observablesubscribeon 一> observableobserveon

以上就是消息訂閱和線程切換的源碼的所有講解了。

為了讓你們理解更清楚,我仿照rxjava寫了大概的消息訂閱和線程切換的最基本代碼和基本功能,以幫助你們理解

https://github.com/jack921/rxjava2demo

以上就是本文的全部內容,希望對大家的學習有所幫助,也希望大家多多支持服務器之家。

原文鏈接:https://www.jianshu.com/p/264b68fd96fa

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