RxJava源码浅析———订阅流程、map与Filter操作符实现原理
RxJava是一个非常流行的基于观察者模式的响应式编程框架，在Android开发等领域有很广泛的应用。作为Java开发者，我们有必要了解一下RxJava的实现原理，掌握RxJava的设计思想，这样我们才能更加熟练的使用RxJava来编写优秀的代码。
订阅流程
要使用RxJava，首先要创建一个被观察者Observable对象。我们通常是使用Observable的create方法来创建一个Observable对象的，如下：
Observable<Integer> observable = Observable.create(new ObservableOnSubscribe<Integer>() {
@Override
public void subscribe(ObservableEmitter<Integer> e) throws Exception {
e.onNext(new Integer(1));
e.onNext(new Integer(2));
e.onComplete();
}
});
我们来看一下create方法的源码：
public static <T> Observable<T> create(ObservableOnSubscribe<T> source) {
ObjectHelper.requireNonNull(source, "source is null");
return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableCreate<T>(source));
}
在create方法中，首先对被传入的参数ObservableOnSubscribe对象进行了空检查，然后new了一个ObservableCreate对象，并将这个对象作为参数传入了RxJavaPlugins.onAssembly方法中，我们首先来看onAssembly方法的源码：
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;
}
在onAssembly方法中首先判断onObservableAssembly对象是否为null，如果不为null则调用apply方法并返回结果，如果为null则直接返回传入的参数。在默认情况下onObservableAssembly为null，也就是说默认情况下onAssembly方法其实什么都没有做，直接将传入的Observable对象返回了。
回到Observable的create方法，我们再来看new ObservableCreate到底做了什么，ObservableCreate类的构造方法如下：
public final class ObservableCreate<T> extends Observable<T> {
final ObservableOnSubscribe<T> source;
public ObservableCreate(ObservableOnSubscribe<T> source) {
this.source = source;
}
...
}
ObservableCreate类的构造方法很简单，直接将传入的ObservableOnSubscribe对象保存在了自己的一个全局变量source中，并且这个变量被final所修饰。而我们通过分析ObservableCreate类可以发现，ObservableCreate继承自Observable，也就是说ObservableCreate本身也是一个被观察者对象。
通过上面的分析我们可以看出，Observable.create方法其实就是创建了一个ObservableCreate对象，并把一个ObservableOnSubscribe保存在了这个ObservableCreate中。
创建完Observable，我们便可以调用它的subscribe方法来关联相应的观察者：
observable.subscribe(new Observer<Integer>() {
@Override
public void onSubscribe(Disposable d) {
Log.e("RxJava", "onSubscribe");
}
@Override
public void onNext(Integer integer) {
Log.e("RxJava", "onSubscribe" + integer.toString());
}
@Override
public void onError(Throwable e) {
Log.e("RxJava", "onError");
}
@Override
public void onComplete() {
Log.e("RxJava", "onComplete");
}
});
我们来看一下subscribe方法的源码：
public final void subscribe(Observer<? super T> observer) {
ObjectHelper.requireNonNull(observer, "observer is null");
try {
observer = RxJavaPlugins.onSubscribe(this,
observer);//同上面的RxJavaPlugins.onAssembly方法，默认情况下直接将observer返回
ObjectHelper.requireNonNull(observer, "Plugin returned null Observer");
subscribeActual(observer);
} catch (NullPointerException e) { // NOPMD
...
}
}
subscribe方法中先检查了observer对象是否为null，然后调用了RxJavaPlugins.onSubscribe方法，该方法默认情况下什么都不做直接将observer对象返回，然后又调用了subscribeActual方法。上面我们分析过，create方法生成的Observable其实是一个ObservableCreate对象，因此我们看一下ObservableCreate类中的subscribeActual方法：
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);
}
}
可以看到在subscribeActual方法中先生成了一个Emitter事件发射器，然后直接调用了observer的onSubscribe方法，因此onSubscribe方法才可以在事件发射之前被执行。然后又调用了source.subscribe方法，前面我们说过，这个source对象就是在create方法调用时传入的ObservableOnSubscribe对象，此时ObservableOnSubscribe的subscribe方法就被调用了，各种事件也被成功的发射出去了。并且通过源码可以看出，如果在调用subscribe方法时出现异常，则会直接让Emitter发射一个onError事件。
至此一个最简单的订阅流程就完成了。
事件的发射
上面我们简单的分析了Rxjava的订阅流程，可见事件最终是在subscribeActual方法中调用source.subscribe(parent)来发射的。我们在subscribeActual方法中生成了一个CreateEmitter对象，并将这个Emmitter传入了onSubscribe方法中。通过本文最开始的那个例子可以看出，各种事件其实是由这个Emmitter来发射的，我们首先看一下CreateEmmitter对象的构造方法：
CreateEmitter(Observer<? super T> observer) {
this.observer = observer;
}
可见在CreateEmmitter中持有了Observer对象。我们可以通过CreateEmmitter的onNext、onComplete和onError方法来发射各种事件，在这里以onNext的源码为例看一下Emmitter究竟是如何将事件发送给Observer的：
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);
}
}
CreateEmmitter的onNext方法非常简单，就是直接调用了observer.onNext方法，onComplete和onError的原理也和onNext方法大同小异，只不过在onComplete和onError方法中还会调用dispose()方法，这样在调用onComplete和onError方法之后observer就无法在接收任何事件了。
map操作
我们可以通过map操作来进行数据类型的转换，map的基本使用方法如下：
Observable.create(new ObservableOnSubscribe<Integer>() {
@Override
public void subscribe(ObservableEmitter<Integer> e) throws Exception {
e.onNext(new Integer(0));
e.onComplete();
}
}).map(new Function<Integer, String>() {
@Override
public String apply(Integer integer) throws Exception {
return integer.toString();
}
}).subscribe(new Observer<String>() {
public void onSubscribe(Disposable d) { Log.e("RxJava", "onSubscribe");}
public void onNext(String s) { Log.e("RxJava", "onNext" + s);}
public void onError(Throwable e) {Log.e("RxJava", "onSubscribe");}
public void onComplete() {Log.e("RxJava", "onSubscribe");}
});
map方法的源码如下：
public final <R> Observable<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper) {
ObjectHelper.requireNonNull(mapper, "mapper is null");
return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableMap<T, R>(this, mapper));
}
可以看出map方法其实和create方法很像，只不过这里返回的是一个ObservableMap对象，并将原来的Observable对象和参数mapper传入了ObservableMap的构造方法。ObservableMap的构造方法如下：
public final class ObservableMap<T, U> extends AbstractObservableWithUpstream<T, U> {
final Function<? super T, ? extends U> function;
public ObservableMap(ObservableSource<T> source, Function<? super T, ? extends U> function) {
super(source);//父类构造方法将source保存在了一个成员变量中
this.function = function;
}
...
}
ObsevableMap的构造方法也只是将原Observable对象和Function对象分别保存在了ObservableMap对象的成员变量source和function中。
由此可见，map方法实际上就是生成了一个ObservableMap对象，并将原来的Observable和参数Function保存在了这个ObservableMap对象中。这个时候我们通过subscribe方法进行订阅时，实际上是调用的ObservableMap对象的subscribe方法。之前我们分析过，subscribe方法内部又调用了subscribeActual方法，ObservableMap的subscribeActual方法如下：
public void subscribeActual(Observer<? super U> t) {
source.subscribe(new MapObserver<T, U>(t, function));
}
可见subscribeActual方法中调用的还是是原Observable的subscribe方法，只不过subscribe方法中的参数不再是我们最初生成的那个Observer对象，而是对Observer进行了转换，变成了一个MapObserver对象。当各种事件发出后，接收事件的就变成了这个MapObserver对象，MapObserver对象对onNext方法进行了重写，MapObserver的源码如下：
static final class MapObserver<T, U> extends BasicFuseableObserver<T, U> {
final Function<? super T, ? extends U> mapper;
MapObserver(Observer<? super U> actual, Function<? super T, ? extends U> mapper) {
super(actual);
this.mapper = mapper;
}
@Override
public void onNext(T t) {
...
U v;
try {
v = ObjectHelper.requireNonNull(mapper.apply(t),
"The mapper function returned a null value.");
} catch (Throwable ex) {
fail(ex);
return;
}
actual.onNext(v);
}
...
}
在onNext方法中，传入的参数T是原数据类型，U是转换后的数据类型，之后又调用了mapper.apply(t)来实现了数据类型的转换，这个mapper即我们在调用map方法时传入的Function对象。最后又直接调用了原Observer的onNext方法，并传入了转换后的数据类型，最终完成了map过程。
filter操作
我们也可以通过filter方法来对发射的事件进行过滤，filter方法的基本使用如下：
Observable.create(new ObservableOnSubscribe<Integer>() {
@Override
public void subscribe(ObservableEmitter<Integer> e) throws Exception {
e.onNext(new Integer(0));
e.onComplete();
}
}).filter(new Predicate<Integer>() {
@Override
public boolean test(Integer s) throws Exception {
return integer.intValue() > 0 ? true : false;
}
}).subscribe(observer);
看一下filter方法的源码：
public final Observable<T> filter(Predicate<? super T> predicate) {
ObjectHelper.requireNonNull(predicate, "predicate is null");
return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableFilter<T>(this, predicate));
}
可以看到filter方法的源码和create方法、map方法非常相似，只不过这次的返回数据有变成了ObservableFilter。可见filter方法和create、map方法的套路基本一致，那我们直接来看ObservableFilter的subscribeActual方法：
public void subscribeActual(Observer<? super T> s) {
source.subscribe(new FilterObserver<T>(s, predicate));
}
与ObservableMap类的subscribeActual方法类似，ObservableFilter类的subscribeActual方法也是直接调用了原Observer的subscribe方法，并传入了一个FilterObserver对象，参照之前分析map操作时的套路，我们直接看FilterObserver对象的onNext方法：
public void onNext(T t) {
if (sourceMode == NONE) {
boolean b;
try {
b = filter.test(t);
} catch (Throwable e) {
fail(e);
return;
}
if (b) {
actual.onNext(t);
}
} else {
actual.onNext(null);
}
}
FilterObserver的onNext方法很简单，直接调用filter.test方法，如果返回true，就调用actual.onNext方法，否则什么都不做。这样就实现了事件的过滤。
通过分析RxJava的订阅流程与map、filter操作符的源码，我们可以对RxJava的核心思想有一个大致的了解，RxJava中的很多其他操作都与map、filter类似，只要掌握了核心思想便不难理解。本文只是对RxJava的原理进行一个简单的讲解，因本人能力有限，如果读者发现文中有什么错误或不足之处，希望能帮忙指出，大家一起共同进步。
