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关于RxJS Subject的学习笔记

2019年06月01日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

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observer pattern

观察者模式定义

观察者模式又叫发布订阅模式(publish/subscribe),它定义了一种一对多的关系,让多个观察者对象同时监听某一个主题对象,这个主题对象的状态发生变化时就会通知所有的观察者对象,使得它们能够自动更新自己。

我们可以使用日常生活中,期刊订阅的例子来形象地解释一下上面的概念。期刊订阅包含两个主要的角色:期刊出版方和订阅者,他们之间的关系如下:

  • 期刊出版方 - 负责期刊的出版和发行工作
  • 订阅者 - 只需执行订阅操作,新版的期刊发布后,就会主动收到通知,如果取消订阅,以后就不会再收到通知

在观察者模式中也有两个主要角色:subject (主题) 和 observer (观察者) 。它们分别对应例子中的期刊出版方和订阅者。接下来我们来看张图,从而加深对上面概念的理解。

观察者模式结构

观察者模式实战

subject 类定义

class subject {
  
  constructor() {
    this.observercollection = [];
  }
  
  addobserver(observer) { // 添加观察者
    this.observercollection.push(observer);
  }
  
  deleteobserver(observer) { // 移除观察者
    let index = this.observercollection.indexof(observer);
    if(index >= 0) this.observercollection.splice(index, 1);
  }
  
  notifyobservers() { // 通知观察者
    this.observercollection.foreach((observer)=>observer.notify());
  }
}

observer 类定义

class observer {
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }
  
  notify() {
    console.log(`${this.name} has been notified.`);
  }
}

使用示例

let subject = new subject(); // 创建主题对象

let observer1 = new observer('semlinker'); // 创建观察者a - 'semlinker'
let observer2 = new observer('lolo'); // 创建观察者b - 'lolo'

subject.addobserver(observer1); // 注册观察者a
subject.addobserver(observer2); // 注册观察者b
 
subject.notifyobservers(); // 通知观察者

subject.deleteobserver(observer1); // 移除观察者a

subject.notifyobservers(); // 验证是否成功移除

以上代码成功运行后控制台的输出结果:

semlinker has been notified.
lolo has been notified.
lolo has been notified.

observable subscribe

在介绍之前,我们先来看个示例:

const interval$ = rx.observable.interval(1000).take(3);

interval$.subscribe({
 next: value => console.log('observer a get value: ' + value);
});

settimeout(() => {
 interval$.subscribe({
   next: value => console.log('observer b get value: ' + value);
 });
}, 1000);

以上代码运行后,控制台的输出结果:

observer a get value: 0
observer a get value: 1
observer b get value: 0
observer a get value: 2
observer b get value: 1
observer b get value: 2

通过以上示例,我们可以得出以下结论:

  • observable 对象可以被重复订阅
  • observable 对象每次被订阅后,都会重新执行

上面的示例,我们可以简单地认为两次调用普通的函数,具体参考以下代码:

function interval() {
 setinterval(() => console.log('..'), 1000);
}

interval();

settimeout(() => {
 interval();
}, 1000);

observable 对象的默认行为,适用于大部分场景。但有些时候,我们会希望在第二次订阅的时候,不会从头开始接收 observable 发出的值,而是从第一次订阅当前正在处理的值开始发送,我们把这种处理方式成为组播 (multicast),那我们要怎么实现呢 ?回想一下我们刚才介绍过观察者模式,你脑海中是不是已经想到方案了。没错,我们可以通过自定义 subject 来实现上述功能。

自定义 subject

subject 类定义

class subject {  
  constructor() {
    this.observers = [];
  }
  
  addobserver(observer) { 
    this.observers.push(observer);
  }
  
  next(value) { 
    this.observers.foreach(o => o.next(value));  
  }
  
  error(error){ 
    this.observers.foreach(o => o.error(error));
  }
  
  complete() {
    this.observers.foreach(o => o.complete());
  }
}

使用示例

const interval$ = rx.observable.interval(1000).take(3);
let subject = new subject();

let observera = {
  next: value => console.log('observer a get value: ' + value),
  error: error => console.log('observer a error: ' + error),
  complete: () => console.log('observer a complete!')
};

var observerb = {
  next: value => console.log('observer b get value: ' + value),
  error: error => console.log('observer b error: ' + error),
  complete: () => console.log('observer b complete!')
};

subject.addobserver(observera); // 添加观察者a
interval$.subscribe(subject); // 订阅interval$对象
settimeout(() => {
  subject.addobserver(observerb); // 添加观察者b
}, 1000);

以上代码运行后,控制台的输出结果:

observer a get value: 0
observer a get value: 1
observer b get value: 1
observer a get value: 2
observer b get value: 2
observer a complete!
observer b complete!

通过自定义 subject,我们实现了前面提到的功能。接下来我们进入正题 - rxjs subject。

rxjs subject

首先我们通过 rxjs subject 来重写一下上面的示例:

const interval$ = rx.observable.interval(1000).take(3);
let subject = new rx.subject();

let observera = {
  next: value => console.log('observer a get value: ' + value),
  error: error => console.log('observer a error: ' + error),
  complete: () => console.log('observer a complete!')
};

var observerb = {
  next: value => console.log('observer b get value: ' + value),
  error: error => console.log('observer b error: ' + error),
  complete: () => console.log('observer b complete!')
};

subject.subscribe(observera); // 添加观察者a
interval$.subscribe(subject); // 订阅interval$对象
settimeout(() => {
  subject.subscribe(observerb); // 添加观察者b
}, 1000);

rxjs subject 源码片段

/**
 * suject继承于observable 
 */
export class subject extends observable {
  constructor() {
    super();
    this.observers = []; // 观察者列表
    this.closed = false;
    this.isstopped = false;
    this.haserror = false;
    this.thrownerror = null;
  }
 
  next(value) {
    if (this.closed) {
      throw new objectunsubscribederror();
    }
    if (!this.isstopped) {
      const { observers } = this;
      const len = observers.length;
      const copy = observers.slice();
      for (let i = 0; i < len; i++) { // 循环调用观察者next方法,通知观察者
        copy[i].next(value);
      }
    }
  }
 
  error(err) {
    if (this.closed) {
      throw new objectunsubscribederror();
    }
    this.haserror = true;
    this.thrownerror = err;
    this.isstopped = true;
    const { observers } = this;
    const len = observers.length;
    const copy = observers.slice();
    for (let i = 0; i < len; i++) { // 循环调用观察者error方法
      copy[i].error(err);
    }
    this.observers.length = 0;
  }
 
  complete() {
    if (this.closed) {
      throw new objectunsubscribederror();
    }
    this.isstopped = true;
    const { observers } = this;
    const len = observers.length;
    const copy = observers.slice();
    for (let i = 0; i < len; i++) { // 循环调用观察者complete方法
      copy[i].complete();
    }
    this.observers.length = 0; // 清空内部观察者列表
  }
}

通过 rxjs subject 示例和源码片段,对于 subject 我们可以得出以下结论:

  • subject 既是 observable 对象,又是 observer 对象
  • 当有新消息时,subject 会对内部的 observers 列表进行组播 (multicast)

angular 2 rxjs subject 应用

在 angular 2 中,我们可以利用 rxjs subject 来实现组件通信,具体示例如下:

message.service.ts

import { injectable } from '@angular/core';
import {observable} from 'rxjs/observable';
import { subject } from 'rxjs/subject';

@injectable()
export class messageservice {
  private subject = new subject<any>();

  sendmessage(message: string) {
    this.subject.next({ text: message });
  }

  clearmessage() {
    this.subject.next();
  }

  getmessage(): observable<any> {
    return this.subject.asobservable();
  }
}

home.component.ts

import { component } from '@angular/core';

import { messageservice } from '../_services/index';

@component({
  moduleid: module.id,
  templateurl: 'home.component.html'
})

export class homecomponent {
  constructor(private messageservice: messageservice) {}
  
  sendmessage(): void { // 发送消息
    this.messageservice.sendmessage('message from home component to app component!');
  }

  clearmessage(): void { // 清除消息
    this.messageservice.clearmessage();
  }
}

app.component.ts

import { component, ondestroy } from '@angular/core';
import { subscription } from 'rxjs/subscription';

import { messageservice } from './_services/index';

@component({
  moduleid: module.id,
  selector: 'app',
  templateurl: 'app.component.html'
})

export class appcomponent implements ondestroy {
  message: any;
  subscription: subscription;

  constructor(private messageservice: messageservice) {
    this.subscription = this.messageservice.getmessage()
       .subscribe(message => { this.message = message; });
  }

  ngondestroy() {
    this.subscription.unsubscribe();
  }
}

以上示例实现的功能是组件之间消息通信,即 homecomponent 子组件,向 appcomponent 父组件发送消息。代码运行后,浏览器的显示结果如下:

subject 存在的问题

因为 subject 在订阅时,是把 observer 存放到观察者列表中,并在接收到新值的时候,遍历观察者列表并调用观察者上的 next 方法,具体如下:

next(value) {
    if (this.closed) {
      throw new objectunsubscribederror();
    }
    if (!this.isstopped) {
      const { observers } = this;
      const len = observers.length;
      const copy = observers.slice();
      for (let i = 0; i < len; i++) { // 循环调用观察者next方法,通知观察者
        copy[i].next(value);
      }
    }
}

这样会有一个大问题,如果某个 observer 在执行时出现异常,却没进行异常处理,就会影响到其它的订阅者,具体示例如下:

const source = rx.observable.interval(1000);
const subject = new rx.subject();

const example = subject.map(x => {
  if (x === 1) {
    throw new error('oops');
  }
  return x;
});
subject.subscribe(x => console.log('a', x));
example.subscribe(x => console.log('b', x));
subject.subscribe(x => console.log('c', x));

source.subscribe(subject);

以上代码运行后,控制台的输出结果:

a 0
b 0
c 0
a 1
rx.min.js:74 uncaught error: oops

jsbin - subject problem demo

在代码运行前,大家会认为观察者b 会在接收到 1 值时抛出异常,观察者 a 和 c 仍会正常运行。但实际上,在当前的 rxjs 版本中若观察者 b 报错,观察者 a 和 c 也会停止运行。那么应该如何解决这个问题呢?目前最简单的方式就是为所有的观察者添加异常处理,更新后的代码如下:

const source = rx.observable.interval(1000);
const subject = new rx.subject();

const example = subject.map(x => {
  if (x === 1) {
    throw new error('oops');
  }
  return x;
});

subject.subscribe(
  x => console.log('a', x),
  error => console.log('a error:' + error)
);
  
example.subscribe(
  x => console.log('b', x),
  error => console.log('b error:' + error)
);

subject.subscribe(
  x => console.log('c', x),
  error => console.log('c error:' + error)
);

source.subscribe(subject);

jsbin - rxjs subject problem solved demo

rxjs subject & observable

subject 其实是观察者模式的实现,所以当观察者订阅 subject 对象时,subject 对象会把订阅者添加到观察者列表中,每当有 subject 对象接收到新值时,它就会遍历观察者列表,依次调用观察者内部的 next() 方法,把值一一送出。

subject 之所以具有 observable 中的所有方法,是因为 subject 类继承了 observable 类,在 subject 类中有五个重要的方法:

  • next - 每当 subject 对象接收到新值的时候,next 方法会被调用
  • error - 运行中出现异常,error 方法会被调用
  • complete - subject 订阅的 observable 对象结束后,complete 方法会被调用
  • subscribe - 添加观察者
  • unsubscribe - 取消订阅 (设置终止标识符、清空观察者列表)

behaviorsubject

behaviorsubject 定义

export class behaviorsubject extends subject {
  constructor(_value) { // 设置初始值
    super();
    this._value = _value;
  }
  get value() { // 获取当前值
    return this.getvalue();
  }
  _subscribe(subscriber) {
    const subscription = super._subscribe(subscriber);
    if (subscription && !subscription.closed) {
      subscriber.next(this._value); // 为新的订阅者发送当前最新的值
    }
    return subscription;
  }
  getvalue() {
    if (this.haserror) {
      throw this.thrownerror;
    }
    else if (this.closed) {
      throw new objectunsubscribederror();
    }
    else {
      return this._value;
    }
  }
  next(value) { // 调用父类subject的next方法,同时更新当前值
    super.next(this._value = value);
  }
}

behaviorsubject 应用

有些时候我们会希望 subject 能保存当前的最新状态,而不是单纯的进行事件发送,也就是说每当新增一个观察者的时候,我们希望 subject 能够立即发出当前最新的值,而不是没有任何响应。具体我们先看一下示例:

var subject = new rx.subject();

var observera = {
  next: value => console.log('observer a get value: ' + value),
  error: error => console.log('observer a error: ' + error),
  complete: () => console.log('observer a complete!')
};

var observerb = {
  next: value => console.log('observer b get value: ' + value),
  error: error => console.log('observer b error: ' + error),
  complete: () => console.log('observer b complete!')
};

subject.subscribe(observera);

subject.next(1);
subject.next(2);
subject.next(3);

settimeout(() => {
 subject.subscribe(observerb); // 1秒后订阅
}, 1000);

以上代码运行后,控制台的输出结果:

observer a get value: 1
observer a get value: 2
observer a get value: 3

通过输出结果,我们发现在 observerb 订阅 subject 对象后,它再也没有收到任何值了。因为 subject 对象没有再调用 next() 方法。但很多时候我们会希望 subject 对象能够保存当前的状态,当新增订阅者的时候,自动把当前最新的值发送给订阅者。要实现这个功能,我们就需要使用 behaviorsubject。

behaviorsubject 跟 subject 最大的不同就是 behaviorsubject 是用来保存当前最新的值,而不是单纯的发送事件。behaviorsubject 会记住最近一次发送的值,并把该值作为当前值保存在内部的属性中。接下来我们来使用 behaviorsubject 重新一下上面的示例:

var subject = new rx.behaviorsubject(0); // 设定初始值

var observera = {
  next: value => console.log('observer a get value: ' + value),
  error: error => console.log('observer a error: ' + error),
  complete: () => console.log('observer a complete!')
};

var observerb = {
  next: value => console.log('observer b get value: ' + value),
  error: error => console.log('observer b error: ' + error),
  complete: () => console.log('observer b complete!')
};

subject.subscribe(observera);

subject.next(1);
subject.next(2);
subject.next(3);

settimeout(() => {
 subject.subscribe(observerb); // 1秒后订阅
}, 1000);

以上代码运行后,控制台的输出结果:

observer a get value: 0
observer a get value: 1
observer a get value: 2
observer a get value: 3
observer b get value: 3

jsbin - behaviorsubject

replaysubject

replaysubject 定义

export class replaysubject extends subject {
  constructor(buffersize = number.positive_infinity, 
        windowtime = number.positive_infinity, 
        scheduler) {
    super();
    this.scheduler = scheduler;
    this._events = []; // replayevent对象列表
    this._buffersize = buffersize < 1 ? 1 : buffersize; // 设置缓冲区大小
    this._windowtime = windowtime < 1 ? 1 : windowtime;
  }
 
  next(value) {
    const now = this._getnow();
    this._events.push(new replayevent(now, value));
    this._trimbufferthengetevents();
    super.next(value);
  }
 
 _subscribe(subscriber) {
    const _events = this._trimbufferthengetevents(); // 过滤replayevent对象列表
    let subscription;
    if (this.closed) {
      throw new objectunsubscribederror();
    }
    ...
    else {
      this.observers.push(subscriber);
      subscription = new subjectsubscription(this, subscriber);
    }
     ...
    const len = _events.length;
    // 重新发送设定的最后buffersize个值
    for (let i = 0; i < len && !subscriber.closed; i++) {
      subscriber.next(_events[i].value);
    }
    ...
    return subscription;
  }
}

class replayevent {
  constructor(time, value) {
    this.time = time;
    this.value = value;
  }
}

replaysubject 应用

有些时候我们希望在 subject 新增订阅者后,能向新增的订阅者重新发送最后几个值,这时我们就可以使用 replaysubject ,具体示例如下:

var subject = new rx.replaysubject(2); // 重新发送最后2个值

var observera = {
  next: value => console.log('observer a get value: ' + value),
  error: error => console.log('observer a error: ' + error),
  complete: () => console.log('observer a complete!')
};

var observerb = {
  next: value => console.log('observer b get value: ' + value),
  error: error => console.log('observer b error: ' + error),
  complete: () => console.log('observer b complete!')
};

subject.subscribe(observera);

subject.next(1);
subject.next(2);
subject.next(3);

settimeout(() => {
 subject.subscribe(observerb); // 1秒后订阅
}, 1000);

以上代码运行后,控制台的输出结果:

observer a get value: 1
observer a get value: 2
observer a get value: 3
observer b get value: 2
observer b get value: 3

可能会有人认为 replaysubject(1) 是不是等同于 behaviorsubject,其实它们是不一样的。在创建behaviorsubject 对象时,是设置初始值,它用于表示 subject 对象当前的状态,而 replaysubject 只是事件的重放。

jsbin - replaysubject

asyncsubject

asyncsubject 定义

export class asyncsubject extends subject {
  constructor() {
    super(...arguments);
    this.value = null;
    this.hasnext = false;
    this.hascompleted = false; // 标识是否已完成
  }
  _subscribe(subscriber) {
    if (this.haserror) {
      subscriber.error(this.thrownerror);
      return subscription.empty;
    }
    else if (this.hascompleted && this.hasnext) { // 等到完成后,才发出最后的值
      subscriber.next(this.value);
      subscriber.complete();
      return subscription.empty;
    }
    return super._subscribe(subscriber);
  }
  next(value) {
    if (!this.hascompleted) { // 若未完成,保存当前的值
      this.value = value;
      this.hasnext = true;
    }
  }
}

asyncsubject 应用

asyncsubject 类似于 last 操作符,它会在 subject 结束后发出最后一个值,具体示例如下:

var subject = new rx.asyncsubject();

 var observera = {
  next: value => console.log('observer a get value: ' + value),
  error: error => console.log('observer a error: ' + error),
  complete: () => console.log('observer a complete!')
 };

 var observerb = {
  next: value => console.log('observer b get value: ' + value),
  error: error => console.log('observer b error: ' + error),
  complete: () => console.log('observer b complete!')
 };

 subject.subscribe(observera);

 subject.next(1);
 subject.next(2);
 subject.next(3);

 subject.complete();

 settimeout(() => {
  subject.subscribe(observerb); // 1秒后订阅
 }, 1000);

以上代码运行后,控制台的输出结果:

observer a get value: 3
observer a complete!
observer b get value: 3
observer b complete!

jsbin - asyncsubject

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持移动技术网。

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