RxJS速成

What is RxJS?

RxJS是ReactiveX编程理念的JavaScript版本。ReactiveX是一种针对异步数据流的编程。简单来说,它将一切数据,包括HTTP请求,DOM事件或者普通数据等包装成流的形式,然后用强大丰富的操作符对流进行处理,使你能以同步编程的方式处理异步数据,并组合不同的操作符来轻松优雅的实现你所需要的功能

下面废话不说, 直接切入正题.

准备项目

我使用typescript来介绍rxjs. 因为我主要是在angular项目里面用ts.

全局安装typescript:

npm install -g typescript

全局安装ts-node:

npm install -g ts-node

建立一个文件夹learn-rxjs, 进入并执行:

npm init

安装rxjs:

npm install rxjs --save

RxJS的主要成员

  • Observable: 一系列值的生产者
  • Observer: 它是observable值的消费者
  • Subscriber: 连接observer和observable
  • Operator: 可以在数据流的途中对值进行转换的操作符
  • Subject: 既包括Observable也包括Observer

Observable, Observer, Subscriber的角色关系:

工厂生产杂志, 邮递员去送杂志, 就相当于是Observable, 邮递员给你带来了啥? 带来了杂志, 然后(next)杂志, next杂志.....

把杂志带给了谁? 看看这对夫妇, 可能是丈夫来付账单订杂志, 他就是Subscriber. 而这本女性杂志肯定不是丈夫来看(如果他是正经丈夫的话), 而妻子没有直接去订阅杂志, 但是她看这本杂志有用(知道怎么去用它).

所以可以这样理解, 丈夫(Subscriber)把Observable和Observer联系到了一起, 就是Subscriber为Observable提供了一个Observer(丈夫订杂志, 告诉快递员把货给他媳妇就行).

Observable可以在Observer上调用三种方法(快递员跟他妻子可能会有三种情况...好像这么说不太恰当), 当Observable把数据(杂志)传递过来的时候, 这三种情况是:

  • next(), 这期杂志送完了, 等待下一期吧
  • error(), 送杂志的时候出现问题了, 没送到.
  • complete(), 订的杂志都处理完了, 以后不送了.

下面这个图讲的就是从Observable订阅消息, 并且在Observer里面处理它们:

Observable允许:

  • 订阅/取消订阅它的数据流
  • 发送下一个值给Observer
  • 告诉Observer发生了错误以及错误的信息
  • 告诉Observer整个流结束了.

Observer可以提供:

  • 一个可以处理流(stream)上的next的值的function
  • 处理错误的function
  • 处理流结束的function

创建Observable

  • Observable.from(), 把数组或iterable对象转换成Observable
  • Observable.create(), 返回一个可以在Observer上调用方法的Observable.
  • Observable.fromEvent(), 把event转换成Observable.
  • Observable.fromPromise(), 把Promise转换成Observable.
  • Observable.range(), 在指定范围内返回一串数.

Observable.from()

observable_from.ts:

import { Observable } from "rxjs/Observable"; // 这里没有使用Rx对象而是直接使用其下面的Observable对象, 因为Rx里面很多的功能都用不上.
import 'rxjs/add/observable/from'; // 这里我需要使用from 操纵符(operator)

let persons = [
    { name: 'Dave', age: 34, salary: 2000 },
    { name: 'Nick', age: 37, salary: 32000 },
    { name: 'Howie', age: 40, salary: 26000 },
    { name: 'Brian', age: 40, salary: 30000 },
    { name: 'Kevin', age: 47, salary: 24000 },
];

let index = 1;
Observable.from(persons)
    .subscribe(
        person => {
            console.log(index++, person);
        },
        err => console.log(err),
        () => console.log("Streaming is over.")
    );

subscribe里面有3个function, 这3个function就是Observer.

第一个function是指当前这个person到来的时候需要做什么;

第二个是错误发生的时候做什么;

第三个function就是流都走完的时候做什么.

注意, 是当执行到.subscribe()的时候, Observable才开始推送数据.

运行这个例子需要执行下面的命令:

ts-node observable_from.ts

Observable.create()

Observable.create是Observable构造函数的一个别名而已. 它只有一个参数就是subscribe function. 

observable_creates.ts:

import { Observable } from "rxjs/Observable";

function getData() {

    let persons = [
        { name: 'Dave', age: 34, salary: 2000 },
        { name: 'Nick', age: 37, salary: 32000 },
        { name: 'Howie', age: 40, salary: 26000 },
        { name: 'Brian', age: 40, salary: 30000 },
        { name: 'Kevin', age: 47, salary: 24000 },
    ];

    return Observable.create(
        observer => { // 这部分就是subscribe function
            persons.forEach(p => observer.next(p));
            observer.complete();
        }
    );
}

getData()
    .subscribe(
        person => console.log(person.name),
        err => console.error(err),
        () => console.log("Streaming is over.")
    );

create里面的部分是subscribe function. 这部分可以理解为, 每当有人订阅这个Observable的时候, Observable会为他提供一个Observer.

在这里面, observer使用next方法对person进行推送. 当循环结束的时候, 使用complete()方法通知Observable流结束了.

尽管getDate里面create了Observable, 但是整个数据流动并不是在这时就开始的. 在这个地方, 这只不过是个声明而已.

只有当有人去订阅这个Observable的时候, 整个数据流才会流动.

运行该文件:

RxJS Operator(操作符)

Operator是一个function, 它有一个输入, 还有一个输出. 这个function输入是Observable输出也是Observable.

在function里面, 可以做一些转换的动作

下面是几个例子:

observablePersons.filter(p => p.age > 40);

这个filter function和数组的filter类似, 它接受另一个function(也可以叫predicate)作为参数, 这个function提供了某种标准, 通过这个标准可以判定是否当前的元素可以被送到订阅者那里.

p => p.age > 40

这个function, 是pure function, 在functional programming(函数式编程)里面, pure function是这样定义的: 如果参数是一样的, 无论外界环境怎么变化, 它的结果肯定是一样的.

pure function不与外界打交道, 不保存到数据库, 不会存储文件, 不依赖于时间....

而这个filter function呢, 在函数式编程里面是一个high order function.

什么是High order function

如果一个function的参数可以是另一个function, 或者它可以返回另一个function, 那么它就是High Order function.

Marble 图

首先记住这个网址: http://rxmarbles.com/

有时候您可以通过文档查看operator的功能, 有时候文档不是很好理解, 这时你可以参考一下marble 图.

例如 map:

可以看到map接受一个function作为参数, 通过该function可以把每个元素按照function的逻辑进行转换.

例如 filter:

filter就是按条件过滤, 只让合格的元素通过.

例 debounceTime (恢复时间):

如果该元素后10毫秒内, 没有出现其它元素, 那么该元素就可以通过.

例 reduce:

这个也和数组的reduce是一个意思.

例子

import { Observable } from "rxjs/Observable";
import 'rxjs/add/observable/from';
import 'rxjs/add/operator/map';
import 'rxjs/add/operator/reduce';


let persons = [
    { name: 'Dave', age: 34, salary: 2000 },
    { name: 'Nick', age: 37, salary: 32000 },
    { name: 'Howie', age: 40, salary: 26000 },
    { name: 'Brian', age: 40, salary: 30000 },
    { name: 'Kevin', age: 47, salary: 24000 },
];

Observable.from(persons)
    .map(p => p.salary)
    .reduce((total, current) => total+ current, 0)
    .subscribe(
        totalSalary => console.log(`Total salary is ${totalSalary}`),
        err => console.log(err)
    );

这个例子非常的简单, 典型的map-reduce, 就不讲了.

结果如下:

用现实世界中炼钢生产流程的例子来解释使用Operator来进行Reactive数据流处理的过程:

原料(矿石)整个过程中会经过很多个工作站, 这里每个工作站都可以看作是RxJS的operator, 原料经过这些operator之后, 成品就被生产了出来.

每个工作站(operator)都是可以被组合使用的, 所以可以再加几个工作站也行.

错误处理

Observable是会发生错误的, 如果错误被发送到了Observer的话, 整个流就结束了.

但是做Reactive编程的话, 有一个原则: Reactive的程序应该很有弹性/韧性.

也就是说, 即使错误发生了, 程序也应该继续运行.

但是如果error function在Observer被调用了的话, 那就太晚了, 这样流就停止了.

那么如何在error到达Observer之前对其进行拦截, 以便流可以继续走下去或者说这个流停止了,然后另外一个流替它继续走下去?

错误处理的Operators:

  • error() 被Observable在Observer上调用
  • catch() 在subscriber里并且在oserver得到它(错误)之前拦截错误,
  • retry(n) 立即重试最多n次
  • retryWhen(fn) 按照参数function的预定逻辑进行重试

使用catch()进行错误处理:

observable_catch.ts:

import { Observable } from "rxjs/Observable";
import 'rxjs/add/observable/from';
import 'rxjs/add/operator/catch';
import 'rxjs/add/operator/map';

function getFromGoogle(): Observable<any> {
    return Observable.create(function subscribe(observer) {
        observer.next('https://google.com');
        observer.error({
            message: 'Google can\'t be reached.',
            status: 404,
        });
        observer.complete();
    });
}

function getFromBing(): Observable<any> {
    return Observable.create(function subscribe(observer) {
        observer.next('https://global.bing.com');
        observer.complete();
    });
}


function getFromBaidu(): Observable<any> {
    return Observable.create(function subscribe(observer) {
        observer.next('https://www.baidu.com');
        observer.complete();
    });
}

getFromGoogle()
    .catch(err => {
        console.error(`Error: ${err.status}: ${err.message}`);
        if(err.status === 404) {
            return getFromBaidu();
        } else {
            return getFromBing();
        }
    })
    .map(x => `The site is : ${x}`)
    .subscribe(
        x => console.log('Subscriber got: ' + x),
        err => console.error(err),
        () => console.log('The stream is over.')
    );

在subscribe之前调用catch, catch里可以进行流的替换动作.

运行结果如下:

相当于:

Hot 和 Cold Observable

Cold: Observable可以为每个Subscriber创建新的数据生产者

Hot: 每个Subscriber从订阅的时候开始在同一个数据生产者那里共享其余的数据.

从原理来说是这样的: Cold内部会创建一个新的数据生产者, 而Hot则会一直使用外部的数据生产者.

举个例子:

Cold: 就相当于我在腾讯视频买体育视频会员, 可以从头看里面的足球比赛.

Hot: 就相当于看足球比赛的现场直播, 如果来晚了, 那么前面就看不到了.

Share Operator

share() 操作符允许多个订阅者共享同一个Observable. 也就是把Cold变成Hot.

例子 observable_share.ts:

import { Observable } from "rxjs/Observable";
import 'rxjs/add/observable/interval';
import 'rxjs/add/operator/take';
import 'rxjs/add/operator/share';

const numbers = Observable
    .interval(1000)
    .take(5)
    .share();

function subscribeToNumbers(name) {
    numbers.subscribe(
        x => console.log(`${name}: ${x}`)
    );
}

subscribeToNumbers('Dave');

const anotherSubscription = () => subscribeToNumbers('Nick');

setTimeout(anotherSubscription, 2500);

这里interval是每隔1秒产生一个数据, take(5)表示取5个数, 也就是1,2,3,4,5.

然后share()就把这个observable从cold变成了hot的.

后边Dave进行了订阅.

2.5秒以后, Nick进行了订阅.

最后结果是:

Subject

Subject比较特殊, 它即是Observable又是Observer.

作为Observable, Subject是比较特殊的, 它可以对多个Observer进行广播, 而普通的Observable只能单播, 它有点像EventEmitters(事件发射器), 维护着多个注册的Listeners.

作为Observable, 你可以去订阅它, 提供一个Observer就会正常的收到推送的值. 从Observer的角度是无法分辨出这个Observable是单播的还是一个Subject.

从Subject内部来讲, subscribe动作并没有调用一个新的执行来传递值, 它只是把Observer注册到一个列表里, 就像其他库的AddListener一样.

作为Observer, 它是一个拥有next(), error(), complete()方法的对象, 调用next(value)就会为Subject提供一个新的值, 然后就会多播到注册到这个Subject的Observers.

例子 subject.ts:

import { Subject } from "rxjs/Subject";

const subject = new Subject();

const subscriber1 = subject.subscribe({
    next: (v) => console.log(`observer1: ${v}`)
});
const subscriber2 = subject.subscribe({
    next: (v) => console.log(`observer2: ${v}`)
});

subject.next(1);
subscriber2.unsubscribe();
subject.next(2);

const subscriber3 = subject.subscribe({
    next: (v) => console.log(`observer3: ${v}`)
});

subject.next(3);

订阅者1,2从开始就订阅了subject. 然后subject推送值1的时候, 它们都收到了. 

然后订阅者2, 取消了订阅, 随后subject推送值2, 只有订阅者1收到了.

后来订阅者3也订阅了subject, 然后subject推送了3, 订阅者1,3都收到了这个值.

下面是一个angular 5的例子:

app.component.html:

<h3>从Subject共享Observable到多个Subscribers</h3>
<input type="text" placeholder="start typing" (input)="mySubject.next($event)" (keyup)="mySubject.next($event)">

<br> Subscriber to input events got {{inputValue}}
<br>
<br> Subscriber to keyup events got {{keyValue}}

app.component.ts:

import { Component } from '@angular/core';
import { Subject } from 'rxjs/Subject';
import 'rxjs/add/operator/filter';
import 'rxjs/add/operator/map';

@Component({
  selector: 'app-root',
  templateUrl: './app.component.html',
  styleUrls: ['./app.component.css']
})
export class AppComponent {
  title = 'app';

  keyValue: string;
  inputValue: string;

  mySubject: Subject<Event> = new Subject();

  constructor() {
    // subscriber 1
    this.mySubject.filter(({ type }) => type === 'keyup')
      .map(e => (<KeyboardEvent>e).key)
      .subscribe(value => this.keyValue = value);

    // subscriber 2
    this.mySubject.filter(({ type }) => type === 'input')
      .map(e => (<HTMLInputElement>e.target).value)
      .subscribe(value => this.inputValue = value);
  }
}

input和keyup动作都把event推送到mySubject, 然后mySubject把值推送给订阅者, 订阅者1通过过滤和映射它只处理keyup类型的事件, 而订阅者2只处理input事件.

效果:

BehaviorSubject

BehaviorSubject 是Subject的一个变种, 它有一个当前值的概念, 它会把它上一次发送给订阅者值保存起来, 一旦有新的Observer进行了订阅, 那这个Observer马上就会从BehaviorSubject收到这个当前值.

也可以这样理解BehaviorSubject的特点:

  • 它代表一个随时间变化的值, 例如, 生日的流就是Subject, 而一个人的年龄流就是BehaviorSubject.
  • 每个订阅者都会从BehaviorSubject那里得到它推送出来的初始值和最新的值.
  • 用例: 共享app状态.

例子 behavior-subject.ts:

import { BehaviorSubject } from "rxjs/BehaviorSubject";

const subject = new BehaviorSubject(0);

subject.subscribe({
    next: v => console.log(`Observer1: ${v}`)
});

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

subject.subscribe({
    next: v => console.log(`Observer2: ${v}`)
});

subject.next(3);

效果:

常用Operators:

concat 

concat: 按顺序合并observables. 只会在前一个observable结束之后才会订阅下一个observable.

它适合用于顺序处理, 例如http请求.

例子: 

import { Observable } from "rxjs/Observable";
import 'rxjs/add/observable/timer';
import 'rxjs/add/operator/mapTo';
import 'rxjs/add/observable/concat';

let firstReq = Observable.timer(3000).mapTo('First Response');
let secondReq = Observable.timer(1000).mapTo('Second Response');

Observable.concat(firstReq, secondReq)
    .subscribe(res => console.log(res));

效果:

merge

把多个输入的observable交错的混合成一个observable, 不按顺序.

merge实际上是订阅了每个输入的observable, 它只是把输入的observable的值不带任何转换的发送给输出的Observable. 只有当所有输入的observable都结束了, 输出的observable才会结束. 任何在输入observable传递来的错误都会立即发射到输出的observable, 也就是把整个流都杀死了 .

例子:

import { Observable } from "rxjs/Observable";
import 'rxjs/add/observable/timer';
import 'rxjs/add/operator/mapTo';
import 'rxjs/add/observable/merge';

let firstReq = Observable.timer(3000).mapTo('First Response');
let secondReq = Observable.timer(1000).mapTo('Second Response');

Observable.merge(firstReq, secondReq)
    .subscribe(res => console.log(res));

效果:

mergeMap (原来叫flatMap)

mergeMap把每个输入的Observable的值映射成Observable, 然后把它们混合成一个Observable.

mergeMap可以把嵌套的observables拼合成非嵌套的observable.

它有这些好处:

  • 不必编写嵌套的subscribe()
  • 把每个observable发出来的值转换成另一个observable
  • 自动订阅内部的observable并且把它们(可能)交错的合成一排.

这个还是通过例子来理解比较好:

import { Observable } from "rxjs/Observable";
import 'rxjs/add/observable/from';
import 'rxjs/add/operator/mergeMap';

function getData() {
    const students = Observable.from([
        { name: 'Dave', age: 17 },
        { name: 'Nick', age: 18 },
        { name: 'Lee', age: 15 }
    ]);

    const teachers = Observable.from([
        { name: 'Miss Wan', age: 28 },
        { name: 'Mrs Wang', age: 31 },
    ]);

    return Observable.create(
        observer => {
            observer.next(students);
            observer.next(teachers);
        }
    );
}

getData()
    .mergeMap(persons => persons)
    .subscribe(
        p => console.log(`Subscriber got ${p.name} - ${p.age}`)
    );

效果:

switchMap

switchMap把每个值都映射成Observable, 然后使用switch把这些内部的Observables合并成一个.

switchMap有一部分很想mergeMap, 但也仅仅是一部分像而已.

因为它还具有取消的效果, 每次发射的时候, 前一个内部的observable会被取消, 下一个observable会被订阅. 可以把这个理解为切换到一个新的observable上了.

这个还是看marble图比较好理解:

例子: 

// 立即发出值, 然后每5秒发出值
const source = Rx.Observable.timer(0, 5000);
// 当 source 发出值时切换到新的内部 observable,发出新的内部 observable 所发出的值
const example = source.switchMap(() => Rx.Observable.interval(500));
// 输出: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9...0,1,2,3,4,5,6,7,8
const subscribe = example.subscribe(val => console.log(val));

更好的例子是: 网速比较慢的时候, 客户端发送了多次重复的请求, 如果前一次请求在2秒内没有返回的话, 那么就取消前一次请求, 不再需要前一次请求的结果了, 这里就应该使用debounceTime配合switchMap.

mergeMap vs switchMap的例子

mergeMap:

import { Observable } from "rxjs/Observable";
import 'rxjs/add/observable/interval';
import 'rxjs/add/operator/take';
import 'rxjs/add/operator/map';
import 'rxjs/add/operator/mergeMap';
import 'rxjs/add/operator/switchMap';

const outer = Observable.interval(1000).take(2);

const combined = outer.mergeMap(x => {
    return Observable.interval(400)
        .take(3)
        .map(y => `outer ${x}: inner ${y}`);
});

combined.subscribe(res => console.log(`result ${res}`));

效果:

switchMap:

import { Observable } from "rxjs/Observable";
import 'rxjs/add/observable/interval';
import 'rxjs/add/operator/take';
import 'rxjs/add/operator/map';
import 'rxjs/add/operator/mergeMap';
import 'rxjs/add/operator/switchMap';

const outer = Observable.interval(1000).take(2);

const combined = outer.switchMap(x => {
    return Observable.interval(400)
        .take(3)
        .map(y => `outer ${x}: inner ${y}`);
});

combined.subscribe(res => console.log(`result ${res}`));

zip

zip操作符也会合并多个输入的observables成为一个observable. 多个输入的observable的值, 按顺序, 按索引进行合并, 如果某一个observable在该索引上的值还没有发射值, 那么会等它, 直到所有的输入observables在该索引位置上的值都发射出来, 输出的observable才会发射该索引的值.

例子:

import { Observable } from "rxjs/Observable";
import 'rxjs/add/observable/of';
import 'rxjs/add/observable/zip';

let age$ = Observable.of<number>(27, 25, 29);
let name$ = Observable.of<string>('Foo', 'Bar', 'Beer');
let isDev$ = Observable.of<boolean>(true, true, false);

Observable
    .zip(age$,
        name$,
        isDev$,
        (age: number, name: string, isDev: boolean) => ({ age, name, isDev }))
    .subscribe(x => console.log(x));

效果:

就不往下写了, 其实看文档就行, 还是概念比较重要.

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