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RxJava 的线程控制使用与原理

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26 May 2017

RxJava 的线程控制使用与原理

RxJava中的线程控制有两个方法

  1. subscribeOn : 发生在通知流程(如果对通知流程与发送流程不理解的请查看我的《”变换”深入理解》),指定的是当前Observable.call()方法以及之后所有操作的线程。(下面将会详细分析这一方法的作用)
  2. observeOn : 发生在发送流程,指定的是当前Subscriber.onNext()方法以及之后的所有操作的线程。(同上)

此方法有一个单参数:

调度器类型 效果
Schedulers.computation() 用于计算任务,如事件循环或和回调处理,不要用于IO操作(IO操作请使用Schedulers.io());默认线程数等于处理器的数量
Schedulers.from(executor) 使用指定的Executor作为调度器
Schedulers.immediate() 在当前线程立即开始执行任务
Schedulers.io() 用于IO密集型任务,如异步阻塞IO操作,这个调度器的线程池会根据需要增长;对于普通的计算任务,请使用Schedulers.computation();Schedulers.io()默认是一个CachedThreadScheduler,很像一个有线程缓存的新线程调度器
Schedulers.newThread() 为每个任务创建一个新线程
Schedulers.trampoline() 当其它排队的任务完成后,在当前线程排队开始执行

一个常见的线程控制的例子:

Observable.just("hello" "my" "name" "is" "nichool")
               .map(new Func1<String String>() {
                   @Override
                   public String call(String s) {
                      //在io线程中 执行
                       LogUtils.LogW("return " + " map: " + s + " " + Thread.currentThread().getName());
                       return " map: " + s;
                   }
               })
               .subscribeOn(Schedulers.io())
               .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
               .subscribe(new Subscriber<String>() {
                   @Override
                   public void onStart() {
                       super.onStart();
                       //在主线程中执行
                       LogUtils.LogW(" onStart " + Thread.currentThread().getName());
                   }

                   @Override
                   public void onCompleted() {
                       //在主线程中执行
                       LogUtils.LogW(" onCompleted " + Thread.currentThread().getName());
                   }

                   @Override
                   public void onError(Throwable e) {
                       LogUtils.LogW(" onError " + Thread.currentThread().getName());
                   }

                   @Override
                   public void onNext(String s) {
                       //在主线程中执行
                       LogUtils.LogW(" onNext( " + s + " ) " + Thread.currentThread().getName());
                   }
               });

打印的Log:

     RxJavaDemo:  onStart main
     RxJavaDemo: return  map: hello RxIoScheduler-2
     RxJavaDemo: return  map: my RxIoScheduler-2
     RxJavaDemo:  onNext(  map: hello ) main
     RxJavaDemo: return  map: name RxIoScheduler-2
     RxJavaDemo:  onNext(  map: my ) main
     RxJavaDemo: return  map: is RxIoScheduler-2
     RxJavaDemo:  onNext(  map: name ) main
     RxJavaDemo: return  map: nichool RxIoScheduler-2
     RxJavaDemo:  onNext(  map: is ) main
     RxJavaDemo:  onNext(  map: nichool ) main
     RxJavaDemo:  onCompleted main

为了更好在使用以上两种方法来控制线程,我们就来分析下原理吧。

在RxJava中所有的操作都是一次”变换” (关于”变换”的理解请查看我的《”变换”深入理解》), 同样subscribeOnobserveOn也是一种”变换”。

废话不多说了,快请上我源码大人!!

  1. subscribeOn 源码分析:

     //Observable.java
     public final Observable<T> subscribeOn(Scheduler scheduler) {
          if (this instanceof ScalarSynchronousObservable) {
              return ((ScalarSynchronousObservable<T>)this).scalarScheduleOn(scheduler);
          }
          return create(new OperatorSubscribeOn<T>(this scheduler));
      }
    
      //OperatorSubscribeOn.java
      @Override
      public void call(final Subscriber<? super T> subscriber) {
          final Worker inner = scheduler.createWorker();
          subscriber.add(inner);
    
          inner.schedule(new Action0() {
              @Override
              public void call() {
                  final Thread t = Thread.currentThread();
    
                  Subscriber<T> s = new Subscriber<T>(subscriber) {
                      @Override
                      public void onNext(T t) {
                          subscriber.onNext(t);
                      }
    
                      @Override
                      public void onError(Throwable e) {
                          try {
                              subscriber.onError(e);
                          } finally {
                              inner.unsubscribe();
                          }
                      }
    
                      @Override
                      public void onCompleted() {
                          try {
                              subscriber.onCompleted();
                          } finally {
                              inner.unsubscribe();
                          }
                      }
    
                      ...
                  };
    
                  source.unsafeSubscribe(s);
              }
          });
      }
    
      //Observable.java
      public final Subscription unsafeSubscribe(Subscriber<? super T> subscriber) {
           try {
               // new Subscriber so onStart it
               subscriber.onStart();
               // allow the hook to intercept and/or decorate
               hook.onSubscribeStart(this onSubscribe).call(subscriber);
               return hook.onSubscribeReturn(subscriber);
           } catch (Throwable e) {
               ...
           }
       }
    

通过上面的源码我们得知流程如下: subscribeOn 通过Create(new OperatorSubscribeOn<T>(this, scheduler))方法创建一个新的Observable,这个新的Observablecall方法中,通过指定的Scheduler开启任务,任务中创建一个新的Subscriber,然后通知父Observable来处理Subscriber

总结 : subscribeOn方法创建了一个新的Observable(被观察者),当这个新的Observable被通知的时候,在指定线程中执行后面的操作(封装subscriber,通知父Observable)。其实分析到这里也就解释了subscribeOn就是一种”变换”,只不过具体操作不一样

上面源码中有这么一段逻辑,作者我查看ScalarSynchronousObservable源码得知只有在Observable.just(T t).subscribeOn()时会进入,这段逻辑内部也包含上面类似的逻辑,只不过加入了针对的处理。

   if (this instanceof ScalarSynchronousObservable) {
       return ((ScalarSynchronousObservable<T>)this).scalarScheduleOn(scheduler);
   }
  1. observeOn 源码分析:
  //Observable.java
  public final Observable<T> observeOn(Scheduler scheduler boolean delayError int bufferSize) {
        if (this instanceof ScalarSynchronousObservable) {
            return ((ScalarSynchronousObservable<T>)this).scalarScheduleOn(scheduler);
        }
        return lift(new OperatorObserveOn<T>(scheduler delayError bufferSize));
    }

  //OperatorObserveOn.java
  @Override
  public Subscriber<? super T> call(Subscriber<? super T> child) {
      if (scheduler instanceof ImmediateScheduler) {
          // avoid overhead, execute directly
          return child;
      } else if (scheduler instanceof TrampolineScheduler) {
          // avoid overhead, execute directly
          return child;
      } else {
          ObserveOnSubscriber<T> parent = new ObserveOnSubscriber<T>(scheduler child delayError bufferSize);
          parent.init();
          return parent;
      }
  }

  //OperatorObserveOn$ObserveOnSubscriber.java
  @Override
  public void onNext(final T t) {
      if (isUnsubscribed() || finished) {
          return;
      }
      if (!queue.offer(on.next(t))) {
          onError(new MissingBackpressureException());
          return;
      }
      schedule();
  }

  @Override
  public void onCompleted() {
      if (isUnsubscribed() || finished) {
          return;
      }
      finished = true;
      schedule();
  }

  @Override
  public void onError(final Throwable e) {
      if (isUnsubscribed() || finished) {
          RxJavaPlugins.getInstance().getErrorHandler().handleError(e);
          return;
      }
      error = e;
      finished = true;
      schedule();
  }

  protected void schedule() {
      if (counter.getAndIncrement() == 0) {
          recursiveScheduler.schedule(this);
      }
  }

  // only execute this from schedule()
  @Override
  public void call() {
      //recursiveScheduler.schedule(this) 在这里执行
      ...
      final Subscriber<? super T> localChild = this.child;
      ...
      for (;;) {
          long requestAmount = requested.get();

          while (requestAmount != currentEmission) {
              boolean done = finished;
              Object v = q.poll();
              boolean empty = v == null;

              if (empty) {
                  break;
              }

              localChild.onNext(localOn.getValue(v));
              ...
          }
      }
  }

通过上面的源码我们得知流程如下: observeOn 通过lift(new OperatorObserveOn<T>()) 创建一个新的Observable(left()不再赘述, 请查看我的《”变换”深入理解》),在OperatorObserveOn.call方法中当判断scheduler为当前线程则不予处理直接返回,其他情况则通过ObserveOnSubscriber来封装传入的Subscriber生成一个新的Subscriber。在新的Subscriber的实现中,都会调用schedule()方法来指定线程执行Subscriber.onNext() (调用this.call()).

总结 (重点)

observeOnsubscribeOn 一样都是指定线程来完成后面的逻辑,区别在于subscribeOn是作用在通知时Observable.call(),也就是它通知流程的后面逻辑(可能包括发送流程),observeOn是作用在发送时Subscriber.onNext()。也就是它的发送流程后面的逻辑。

综上所述可以合并成这样一张流程图 下图来源流程图

右边是对应的代码,左边流程图是具体的内部变化。不同颜色的线代表着在不同的线程中执行,向上是通知流程Observable.call(),向下是发送流程Subscriber.next()特别注意:请看红色的线,由于subscribeOn导致切换了线程,并且后面没有observeOn切换线程,所以第一个left()将在subscribeOn指定的线程中执行。

请大家结合上面的分析以及这个流程图好好理解下RxJava的线程控制。

延展

有这样一个常见的问题,请看下面的代码。

new Thread() {
  @Override
  public void run() {
      super.run();
      Observable.just("hello" "my" "name" "is" "nichool")
              .map(new Func1<String String>() {
                  @Override
                  public String call(String s) {
                      //io线程中执行
                      LogUtils.LogW("return " + " map: " + s + " " + Thread.currentThread().getName());
                      return " map: " + s;
                  }
              })
              .subscribeOn(Schedulers.io())
              .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
              .subscribe(new Subscriber<String>() {
                  @Override
                  public void onStart() {
                      //new Thread 中执行
                      super.onStart();
                      LogUtils.LogW(" onStart " + Thread.currentThread().getName());
                  }

                  @Override
                  public void onCompleted() {
                      //主线程中执行
                      LogUtils.LogW(" onCompleted " + Thread.currentThread().getName());
                  }

                  @Override
                  public void onError(Throwable e) {
                      //主线程中执行
                      LogUtils.LogW(" onError " + Thread.currentThread().getName());
                  }

                  @Override
                  public void onNext(String s) {
                      //主线程中执行
                      LogUtils.LogW(" onNext( " + s + " ) " + Thread.currentThread().getName());
                  }
              });
  }
}.start();

Log日志:

RxJavaDemo: onStart Thread-8
RxJavaDemo: return  map: hello RxIoScheduler-2
...
RxJavaDemo:  onCompleted main

可以看出上面的onStart是运行在当前线程上的(onStart是在subscribe()时就被调用的),也就是不在主线程上的。如果我们需要在onStart中执行Android上UI的显示(比如进度条显示出来并且设置进度为0),则直接会报错误。

解决办法: 使用doOnSubscribesubscribeOn的组合在通知流程中额外添加一个处理来代替onStart。

new Thread() {
  @Override
  public void run() {
      super.run();
      Observable.just("hello" "my" "name" "is" "nichool")
              .subscribeOn(Schedulers.io())
              .doOnSubscribe(new Action0() {
                  @Override
                  public void call() {
                      //此处运行在主线程中 此处的call() 在Observable.call时就会调用。
                      LogUtils.LogW(" doOnSubscribe " + Thread.currentThread().getName());
                  }
              })
              .map(new Func1<String String>() {
                  @Override
                  public String call(String s) {
                      //此处运行在IO线程中 此处的call()只有在发送流程时才会被调用。
                      LogUtils.LogW("return " + " map: " + s + " " + Thread.currentThread().getName());
                      return " map: " + s;
                  }
              })
              .subscribeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
              .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
              .subscribe(new Subscriber<String>() {
                  @Override
                  public void onStart() {
                      super.onStart();
                      LogUtils.LogW(" onStart " + Thread.currentThread().getName());
                  }

                  @Override
                  public void onCompleted() {
                      LogUtils.LogW(" onCompleted " + Thread.currentThread().getName());
                  }

                  @Override
                  public void onError(Throwable e) {
                      LogUtils.LogW(" onError " + Thread.currentThread().getName());
                  }

                  @Override
                  public void onNext(String s) {
                      LogUtils.LogW(" onNext( " + s + " ) " + Thread.currentThread().getName());
                  }
              });
        }
    }.start();

原理 : 1. doOnSubscribe创建了一个Observable, 当执行通知流程时会调用这个Observable.call()方法,内部会调用这个重写的call方法. 2. subscribeOn(AndroidSchedulers.mainThread()subscribeOn(Schedulers.io())使线程切换了两次,先是切换成AndroidSchedulers.mainThread(),然后执行完doOnSubscribe中的call(),又切换成Schedulers.io(),然后进入发送流程,然后执行map操作。


上述分析请结合更详细的源码,这样有有助于更好地理解 分析过程中如若存在错误,请在下方评论处给予指正。


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