Rxjava 之 Subject

Rx 有兩個最基礎的類型，和其他一些擴展這兩種類型的類。兩個核心的類爲： Observable 和 Observer。Subject 是同時繼承了 Observable 和 Observer。
Rx 是在 Observer 模式之上建立起來的。這種模式很常見，在 Java 中有很多地方都使用了該模式，比如 JavaFx 中的 EventHandler。這些簡單的使用方式和 Rx 對比有如下區別：
使用 event handler 來處理事件很難組合使用
無法延時處理查詢事件
可能會導致內存泄露
沒有標準的標示完成的方式
需要手工的來處理並行和多線程
Observable

Observable 是第一個核心類。該類包含了 Rx 中的很多實現，以及所有核心的操作函數（operator、或者說操作符）。在本系列教程中會逐步介紹每個操作函數。現在我們只需要理解 subscribe 函數即可，下面是該函數的一種定義：

public final Subscription subscribe(Subscriber<? super T> subscriber)

該函數是用來接收 observable 發射的事件的。當事件被髮射後，他們就丟給了 subscriber， subscriber 是用來處理事件的實現。這裏的 Subscriber 參數實現了 Observer 接口。
一個 Observable 發射三種類型的事件：
– Values （數據）
– 完成狀態，告訴 Subscriber 事件（數據）發射完畢，沒有其他數據了
– Error，錯誤狀態，如果在發射數據的過程中出現錯誤了。會發送該事件。
Observer

Subscriber 是 Observer 的一個實現。 Subscriber 實現了其他一些額外的功能，可以作爲我們實現 Observer 的基類。現在先看看 Observer 的接口定義：

interface Observer<T> {
    void onCompleted();
    void onError(java.lang.Throwable e);
    void onNext(T t);
}

每次 Observable 發射事件的時候就會執行這三個對應的函數。Observer 的 onNext 函數會被調用0次或者多次，然後會調用 onCompleted 或者 onError。在 onCompleted 或者 onError 發生以後就不會再有其他事件發射出來了。
在使用 Rx 開發的過程中，你會看到很多 Observable，但是 Observer 出場的時候很少。但是理解 Observer 的概念是非常重要的，雖然有很多簡寫方式來幫助更加簡潔的使用 Observer。
實現 Observable 和 Observer

你可以手工的實現 Observer 或者擴展 Observable。在真實場景中並不需要這樣做，Rx 已經提供了很多可以直接使用的工廠方法了。使用 Rx 提供的工具來創建 Observable 和 Observer 比手工實現要更加安全和簡潔。
要訂閱到一個 Observable，並不需要提供一個 Observer 示例。subscribe 函數有各種重載方法可以使用，你可以只訂閱 onNext 事件，有可以只訂閱 onError 事件，這樣就不用提供 Observer 對象就可以接受事件了。每次只需要提供你關心的函數即可，例如如果你不關心 error 和完成事件，則只提供 onNext 來接收每次發送的數據即可。
配合 Java 8 的 Lambda 表達式則使用起來代碼看起來會更加簡潔，所以本系列示例代碼會使用 lambda 表達式，如果你不瞭解的話，可以先看看掌握 Java 8 Lambda 表達式。
Subject

subject 是 Observable 的一個擴展，同時還實現了 Observer 接口。第一眼看上去可能有點奇怪，但是在有些場合下使用 Subject 將會非常便捷。他們可以像 Observer 一樣接收事件，同時還可以像 Observable 一樣把接收到的事件再發射出去。這種特性非常適合 Rx 中的接入點，當你的事件來至於 Rx 框架之外的代碼的時候，你可以把這些數據先放到 Subject 中，然後再把 Subject轉換爲一個 Observable，就可以在 Rx 中使用它們了。你可以把 Subject 當做 Rx 中的事件管道。

Subject 有兩個參數類型：輸入參數和輸出參數。這樣設計是爲了抽象而不是應爲使用 Subject 是爲了轉換數據類型。轉換數據應該使用轉換操作函數來完成，後面我們將介紹各種操作函數。
Subject 有各種不同的具體實現。下面將介紹一些非常重要的實現以及他們之間的區別。

1.PublishSubject

PublishSubject 是最直接的一個 Subject。當一個數據發射到 PublishSubject 中時，PublishSubject 將立刻把這個數據發射到訂閱到該 subject 上的所有 subscriber 中。
Java

public static void main(String[] args) {
    PublishSubject<Integer> subject = PublishSubject.create();
    subject.onNext(1);
    subject.subscribe(System.out::println);
    subject.onNext(2);
    subject.onNext(3);
    subject.onNext(4);
}

輸出的結果：

2
3
4

上面的 System.out::println 是 Lambda 表達式中的函數引用，如果表達式代碼塊只有一個函數調用，則可以直接使用函數引用來簡化代碼
可以看到，數據 1 並沒有打印出來，原因是當我們訂閱到 subject 的時候，1 已經發射出去了。當訂閱到 subject 後就開始接收發射到 subject 中的數據了。
這是我們初次看到如何使用 subscribe 函數，值得詳細研究下是如何用的。這裏我們使用了一個重載的參數只有一個 Function 類型。這個參數 Function 接收一個參數 Integer 並且沒有返回值。沒有返回值的 Function 在 Rx 中被稱之爲 action。可以使用下面幾種方式來提供這個 Function：
提供一個 Action1 的實現對象
使用 Lambda 表達式實現
使用符合該接口定義類型的 Lambda 表達式函數引用。這裏 System.out::println 函數可以接受一個 Object 對象，符合 Action 的定義（接受一個參數並沒有返回值），所以我們可以把該函數作爲函數應用使用。 subscribe 將會使用他收到的值作爲 println 函數的參數來調用 println 函數。
ReplaySubject

2.ReplaySubject 可以緩存所有發射給他的數據。當一個新的訂閱者訂閱的時候，緩存的所有數據都會發射給這個訂閱者。由於使用了緩存，所以每個訂閱者都會收到所以的數據：

ReplaySubject<Integer> s = ReplaySubject.create();  
s.subscribe(v -> System.out.println("Early:" + v));
s.onNext(0);
s.onNext(1);
s.subscribe(v -> System.out.println("Late: " + v)); 
s.onNext(2);

輸出結果：

Early:0
Early:1
Late: 0
Late: 1
Early:2
Late: 2

不管是何時訂閱的，每個訂閱者都收到了所有的數據。注意後一個訂閱者在處理 2 之前就先收到了之前發射的數據 0和1.
緩存所有的數據並不是一個十分理想的情況，如果 Observable 事件流運行很長時間，則緩存所有的數據會消耗很多內存。可以限制緩存數據的數量和時間。 ReplaySubject.createWithSize 限制緩存多少個數據；而 ReplaySubject.createWithTime 限制一個數據可以在緩存中保留多長時間。

ReplaySubject<Integer> s = ReplaySubject.createWithSize(2); 
s.onNext(0);
s.onNext(1);
s.onNext(2);
s.subscribe(v -> System.out.println("Late: " + v)); 
s.onNext(3);

結果：

Late: 1
Late: 2
Late: 3

由於指定只緩存兩個數據，所以當訂閱的時候第一個數據 0 就收不到了。限制緩存的時間也是一樣的情況：

ReplaySubject<Integer> s = ReplaySubject.createWithTime(150, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                                        Schedulers.immediate());
s.onNext(0);
Thread.sleep(100);
s.onNext(1);
Thread.sleep(100);
s.onNext(2);
s.subscribe(v -> System.out.println("Late: " + v)); 
s.onNext(3);

結果：

Late: 1
Late: 2
Late: 3

使用時間緩存創建 ReplaySubject 需要指定一個 Scheduler， Scheduler 是 Rx 中保持時間的方式。現在可以假裝他不存在，不用關心他。
ReplaySubject.createWithTimeAndSize 則可以同時限制時間和個數。
BehaviorSubject

3.BehaviorSubject 只保留最後一個值。等同於限制 ReplaySubject 的個數爲 1 的情況。在創建的時候可以指定一個初始值，這樣可以確保黨訂閱者訂閱的時候可以立刻收到一個值。

BehaviorSubject<Integer> s = BehaviorSubject.create();
s.onNext(0);
s.onNext(1);
s.onNext(2);
s.subscribe(v -> System.out.println("Late: " + v)); 
s.onNext(3);

結果：

Late: 2
Late: 3

下面的示例只是打印出 Completed，由於最後一個事件就是 Completed。

BehaviorSubject<Integer> s = BehaviorSubject.create();
s.onNext(0);
s.onNext(1);
s.onNext(2);
s.onCompleted();
s.subscribe(
    v -> System.out.println("Late: " + v),
    e -> System.out.println("Error"),
    () -> System.out.println("Completed")
);

這裏使用了 subscribe 函數的另外一種重載形式，接受三個參數。
下面使用了默認初始化值，如果訂閱者的發射數據之前就訂閱了，則會收到這個初始化的值：

BehaviorSubject<Integer> s = BehaviorSubject.create(0);
s.subscribe(v -> System.out.println(v));
s.onNext(1);

結果：

0
1

由於 BehaviorSubject 的定義就是總是有可用的數據，所以一般都會使用初始化值來創建 BehaviorSubject 。

4.AsyncSubject
AsyncSubject 也緩存最後一個數據。區別是 AsyncSubject 只有當數據發送完成時（onCompleted 調用的時候）才發射這個緩存的最後一個數據。可以使用 AsyncSubject 發射一個數據並立刻結束。

AsyncSubject<Integer> s = AsyncSubject.create();
s.subscribe(v -> System.out.println(v));
s.onNext(0);
s.onNext(1);
s.onNext(2);
s.onCompleted();

結果：

如果上面的示例不調用 s.onCompleted(); 則什麼結果都不會打印出來。
隱含的規則

Rx 中有一些隱含的規則在代碼中並不太容易看到。一個重要的規則就是當一個事件流結束（onError 或者 onCompleted 都會導致事件流結束）後就不會發射任何數據了。這些 Subject 的實現都遵守這個規則，subscribe 函數也拒絕違反該規則的情況。

Subject<Integer, Integer> s = ReplaySubject.create();
s.subscribe(v -> System.out.println(v));
s.onNext(0);
s.onCompleted();
s.onNext(1);
s.onNext(2);

結果：

但是在 Rx 實現中並沒有完全確保這個規則，所以你在使用 Rx 的過程中要注意遵守該規則，否則會出現意料不到的情況。

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