响应式设计模式与规范

Reactive Streams

Reactive Streams 是一种基于发布订阅协议的异步处理规范，旨在提供一种可互操作的标准，以便在异步处理流的传递中实现互操作性、可组合性和流控制。

规范

Reactive Streams 规范定义了四个接口：

• Publisher
  
• Subscriber
  
• Subscription
  
• Processor
  

Publisher 接口表示发布者，它可以发布元素到一个或多个 Subscriber。

Subscriber 接口表示订阅者，它可以订阅一个或多个 Publisher，并接收发布者所发布的元素。

Subscription 接口表示订阅，它是 Subscriber 和 Publisher 之间的桥梁。Subscription 实例表示一个订阅者和发布者之间的关联，它用于启动和停止数据流，并控制发布者的元素生成速度。

Processor 接口表示处理器，它是 Publisher 和 Subscriber 的子接口，可以作为一个转换器，将元素从一个 Publisher 转换成另一个 Publisher，并将转换后的元素发布给订阅者。

有许多第三方实现了 Reactive Streams 规范，其中一些最流行的实现包括：

Reactor RxJava Akka Streams Vert.x Ratpack

Java 9 在这种古老但非常流行的编程语言中引入了一些新的有趣功能。本指南重点介绍新的 Flow API，它使我们能够仅使用 JDK 来采用响应式编程，而不需要额外的库，例如 RxJava 或 Project Reactor 等。

然而，在查看 API 后您很快就会意识到它基本上就是它所承诺的：一个 API。它由几个接口和一个实现组成：

• Flow.Publisher <T>接口 定义了生成项目和控制信号的方法。
  
• Flow.Subscriber <T>接口 定义了接收这些消息和信号的方法。
  
• Flow.Subscription接口 定义了链接发布者和订阅者的方法。
  
• 接口 Flow.Processor <T,R> 定义了执行一些高级操作的方法，例如从发布者到订阅者的项目链接转换。
  
• 最后， SubmissionPublisher <T>类 实现了 Flow.Publisher<T>，它是一个灵活的项目生成器，符合反应流计划。
  

尽管没有很多类可供使用，但在 Java 9 中包含此 API 是一个重大变化：供应商和第三方可以为其依赖这些接口的库提供响应式支持，例如从 JDBC 驱动程序到 RabbitMQ 响应式实现。

RxJava

RxJava 是一个基于 Reactive Extensions 模式的异步编程框架，它提供了一组丰富的操作符，用于处理异步数据流，可以帮助开发者更加简洁、优雅地编写异步代码。RxJava 的主要特点包括：

基于事件流的编程模式，可以轻松地处理异步数据流 提供了丰富的操作符，可以实现各种数据流的转换和过滤 支持线程切换，可以很方便地在不同的线程之间切换 支持背压机制，可以控制数据流的速度，避免数据流过快导致内存溢出等问题

RxJava的使用场景

异步编程：RxJava 基于 Reactive Extensions 模式，可以轻松地处理异步数据流，避免回调地狱和复杂的线程处理逻辑。

数据流处理：RxJava 提供了丰富的操作符，可以实现各种数据流的转换和过滤，可以轻松地处理复杂的数据流处理逻辑。

响应式编程：RxJava 的响应式编程模式可以帮助开发者更加简洁、优雅地编写异步代码，提高代码的可读性和可维护性。

背压控制：RxJava 提供了 Flowable 类型的 Publisher，支持背压控制，可以控制数据流的速度，避免数据流过快导致内存溢出等问题。

Android 开发：RxJava 在 Android 开发中得到了广泛应用，可以用于处理异步网络请求、数据库操作、事件总线等场景。

总之，如果你需要处理异步数据流、复杂的数据流处理逻辑或者需要进行背压控制，可以考虑使用 RxJava。同时，如果你在进行 Android 开发，也可以考虑使用 RxJava 来简化异步编程和事件处理逻辑。

RxJava中的publisher

在 RxJava 中，Publisher 接口表示一个可观察的数据源，可以产生一系列事件，可以被订阅者订阅。Publisher 接口定义了以下方法：

subscribe(Subscriber<? super T> s)：订阅该 Publisher，并将事件发送给指定的 Subscriber。 subscribe(Subscriber<? super T> s, long n)：订阅该 Publisher，并请求指定数量的事件。 subscribe(Subscriber<? super T> s, long n, long m)：订阅该 Publisher，并请求指定数量的事件和缓存大小。 在 RxJava 中，有多种类型的 Publisher 实现，包括：

Flowable：支持背压的 Publisher，可以控制数据流的速度，避免数据流过快导致内存溢出等问题。 Observable：不支持背压的 Publisher，可以快速地发送数据流，但可能会导致内存溢出等问题。 Single：只能发送一个数据项或者一个错误通知。 Maybe：可以发送一个数据项、一个完成通知或者一个错误通知。 Completable：只能发送一个完成通知或者一个错误通知。

Subscriber

在 RxJava 中，Subscriber 接口表示一个订阅者，可以接收 Publisher 发出的事件，并对事件进行处理。Subscriber 接口定义了以下方法：

onSubscribe(Subscription s)：订阅成功时的回调方法，用于接收 Subscription 对象，可以用于请求事件或者取消订阅。 onNext(T t)：接收到一个数据项时的回调方法，用于处理数据项。 onError(Throwable t)：接收到一个错误通知时的回调方法，用于处理错误。 onComplete()：接收到一个完成通知时的回调方法，用于处理完成事件。 在 RxJava 中，Subscriber 通常是通过 Observer 接口来实现的，因为 Observer 接口定义了 onNext()、onError() 和 onComplete() 三个方法，可以更加方便地实现订阅者逻辑。例如：

java Copy Observer<String> observer = new Observer<String>() { @Override public void onSubscribe(Disposable d) { // 订阅成功时的回调方法 }

}; 在使用 Subscriber 或者 Observer 订阅 Publisher 时，你可以使用 subscribe() 方法来进行订阅，例如：

java Copy publisher.subscribe(observer); 总之，Subscriber 是 RxJava 中表示订阅者的接口，可以用于接收 Publisher 发出的事件，并对事件进行处理。在实际使用中，通常使用 Observer 接口来实现 Subscriber。

operators

Operator 表示一个操作符，用于对数据流进行转换和过滤。RxJava 提供了丰富的操作符，可以用于对数据流进行各种转换和过滤，例如：

map()：将数据流中的每个数据项都通过指定的函数进行转换。 filter()：过滤数据流中的数据项，只保留符合条件的数据项。 flatMap()：将数据流中的每个数据项都映射成一个新的 Publisher，然后将这些 Publisher 的事件合并成一个新的数据流。 concat()：将多个数据流按照顺序依次连接起来，形成一个新的数据流。 merge()：将多个数据流合并成一个新的数据流，同时保持事件的顺序。 zip()：将多个数据流中的事件按照顺序依次配对，形成一个新的数据流。 除了上述操作符以外，RxJava 还提供了许多其他的操作符，可以用于对数据流进行各种复杂的转换和过滤。你可以根据具体的需求和场景来选择合适的操作符。

在使用操作符时，你可以使用链式调用的方式来对数据流进行多次转换和过滤，例如：

java Copy Observable.just(1, 2, 3, 4, 5) .filter(i -> i % 2 == 0) .map(i -> i * 2) .subscribe(System.out::println); 上述代码中，首先创建了一个包含 1 到 5 的整数序列的 Observable，然后使用 filter() 操作符过滤出偶数，再使用 map() 操作符将每个偶数都乘以 2，最后订阅这个 Observable 并打印出结果。

RxJava的背压策略

在 RxJava 中，背压（Backpressure）是指当生产者产生数据的速度大于消费者处理数据的速度时，需要一种机制来控制数据流的速度，避免数据流过快导致内存溢出等问题。RxJava 提供了多种背压策略，可以根据具体的需求和场景来选择合适的策略。

以下是 RxJava 中常用的背压策略：

BUFFER：缓存所有数据，不限制缓存大小，可能导致内存溢出等问题。

DROP：当消费者处理不过来时，直接丢弃生产者产生的数据。

LATEST：当消费者处理不过来时，只保留最新产生的数据，丢弃之前的数据。

ERROR：当消费者处理不过来时，抛出 BackpressureException 异常。

MISSING：不进行任何背压控制，可能导致内存溢出等问题。

在 RxJava 2 中，Flowable 类型的 Publisher 支持背压控制，可以通过 onBackpressureBuffer()、onBackpressureDrop()、onBackpressureLatest() 和 onBackpressureError() 等方法来设置背压策略。例如：

java Copy Flowable.range(1, 1000) .onBackpressureBuffer() .observeOn(Schedulers.io()) .subscribe(System.out::println); 上述代码中，首先创建了一个包含 1 到 1000 的整数序列的 Flowable，然后使用 onBackpressureBuffer() 方法来设置背压策略为 BUFFER，最后使用 observeOn() 方法将数据流切换到 IO 线程并订阅该 Flowable。

总之，在使用 RxJava 进行异步编程时，如果需要处理大量数据流或者需要控制数据流的速度，就需要使用背压策略来避免内存溢出等问题。

总结

RxJava是一个基于Java虚拟机的响应式编程库，它的核心思想可以总结为以下几点：

1. 观察者模式：RxJava的核心是观察者模式，它包含两个主要的角色：Observable（被观察者）和Observer（观察者）。Observable代表一个数据流，Observer则是订阅这个数据流的消费者。当Observable中的数据发生变化时，所有订阅它的Observer都会收到通知。
   
2. 链式编程：RxJava支持链式编程，这使得代码更加简洁，易于阅读和维护。你可以通过链式调用一系列的操作符（如map、filter、zip等）来处理和转换数据流。
   
3. 异步处理：RxJava通过Scheduler（调度器）提供了强大的异步处理能力。你可以很容易地控制Observable和Observer运行的线程，从而实现异步操作。
   
4. 函数式编程：RxJava借鉴了函数式编程的一些理念，比如无副作用、数据不可变等。这使得你可以更加专注于数据的处理，而不是数据的状态和同步。
   
5. 背压策略：在数据流过快，消费者无法及时处理的情况下，RxJava提供了背压策略来控制数据流的速度，防止出现数据堆积和内存溢出的问题。
   
6. 错误处理：RxJava提供了一套完整的错误处理机制，你可以通过onError回调来处理Observable发出的错误。
   

总的来说，RxJava的核心思想是通过响应式编程，使得异步编程更加简单，代码更加简洁，易于阅读和维护。

最佳实践

1. 正确使用subscribeOn和observeOn：subscribeOn定义Observable自身在哪个调度器上执行，observeOn定义下游操作在哪个调度器上执行。通常，我们在IO密集型任务（如网络请求、数据库操作）上使用Schedulers.io()，在计算密集型任务上使用Schedulers.computation()，在UI操作上使用AndroidSchedulers.mainThread()。
   
2. 避免嵌套订阅：嵌套订阅会使代码变得复杂且难以阅读。你应该尽量使用操作符（如flatMap、concatMap等）来替代嵌套订阅。
   
3. 正确处理错误：你应该在每个订阅中都处理错误，否则任何未处理的错误都会导致应用崩溃。你可以使用onErrorReturn、onErrorResumeNext等操作符来处理错误。
   
4. 使用using操作符管理资源：如果你的Observable使用了需要手动释放的资源（如文件、数据库连接等），你应该使用using操作符来确保资源在不需要时被正确释放。
   
5. 避免使用过多的操作符：虽然RxJava提供了大量的操作符，但是并不意味着你需要在每个Observable中都使用尽可能多的操作符。过多的操作符会使代码变得复杂且难以阅读。你应该尽量保持你的Observable简单且易于理解。
   
6. 及时取消订阅：为了防止内存泄漏，你应该在不需要Observable时取消订阅。在Android中，你通常会在Activity或Fragment的onDestroy方法中取消订阅。
   
7. 使用背压策略处理大数据流：如果你的Observable可能会发出大量的数据，你应该使用背压策略来防止数据堆积和内存溢出。你可以使用onBackpressureBuffer、onBackpressureDrop等操作符来设置背压策略。
   

推荐阅读

以下是一些关于RxJava的实际项目案例：

1. RXJava by Example - InfoQ: 这篇文章通过实例介绍了如何使用RxJava进行异步数据流的管理和控制。
   
2. RxJava2-Android-Samples - GitHub: 这是一个GitHub项目，包含了许多RxJava 2在Android中的使用示例，包括各种操作符的使用方法。
   
3. Using RxJava 2 - Tutorial - vogella.com: 这篇教程介绍了如何使用RxJava进行异步编程，简化异步处理的复杂性。
   
4. Introduction to RxJava - Baeldung: 这篇文章主要介绍了如何使用RxJava来组合和消费数据序列。
   
5. Android RxJava and Retrofit | DigitalOcean: 这篇教程介绍了如何在Android应用中使用RxJava和Retrofit进行网络请求。