RxJS Subject

观察者模式

观察者模式,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。

订阅 Observable

在介绍 RxJS Subject 之前,我们先来看个示例:

import { interval } from "rxjs";
import { take } from "rxjs/operators";

const interval$ = interval(1000).pipe(take(3));

interval$.subscribe(value => console.log("Observer A get value: " + value));

setTimeout(() => {
  interval$.subscribe(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。

上述的需求要如何实现呢?我们已经知道了观察者模式定义了一对多的关系,我们可以让多个观察者对象同时监听同一个主题,这里就是我们的时间序列流。当数据源发出新值的时,所有的观察者就能接收到新的值。

自定义 Subject

  1. Subject 类定义
class Subject {
  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());
  }
}
  1. 使用示例
const interval$ = interval(1000).pipe(take(3));
const 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!

RxJS Subject

其实 RxJS 也为我们提供了 Subject 类,接下我们来利用 RxJS 的 Suject 重写一下上面的示例:

import { interval, Subject } from "rxjs";
import { take } from "rxjs/operators";

const interval$ = interval(1000).pipe(take(3));
const subject = new Subject();

const observerA = {
  next: value => console.log("Observer A get value: " + value),
  error: error => console.log("Observer A error: " + error),
  complete: () => console.log("Observer A complete!")
};

const 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);

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!

根据上述的示例代码和控制台的输出结果,我们来总结一下 Subject 的特点:

  • Subject 既是 Observable 对象,又是 Observer 对象。
  • 当有新消息时,Subject 会通知内部的所有观察者。

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)。

除了 Subject 之外,RxJS 还为我们提供了 Subject 的几种变体,如 BehaviorSubject、ReplaySubject 和 AsyncSubject。下面我们来分别介绍一下它们。

BehaviorSubject

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。

为了说明上述的情景,我们先来分析一下以下示例:

import { Subject } from "rxjs";

const subject = new Subject();

const observerA = {
  next: value => console.log("Observer A get value: " + value),
  error: error => console.log("Observer A error: " + error),
  complete: () => console.log("Observer A complete!")
};

const 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。

下面我们来使用 BehaviorSubject 重写上面的示例:

import { BehaviorSubject } from "rxjs";
const subject = new BehaviorSubject(0);

const observerA = {
  next: value => console.log("Observer A get value: " + value),
  error: error => console.log("Observer A error: " + error),
  complete: () => console.log("Observer A complete!")
};

const 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

通过以上示例,我们知道 BehaviorSubject 会记住最近一次发送的值,当新的观察者进行订阅时,就会接收到最新的值。然后有些时候,我们新增的订阅者,可以接收到数据源最近发送的几个值,针对这种场景,我们就需要使用 ReplaySubject。

ReplaySubject

import { ReplaySubject } from "rxjs";
const subject = new ReplaySubject(2);

const observerA = {
  next: value => console.log("Observer A get value: " + value),
  error: error => console.log("Observer A error: " + error),
  complete: () => console.log("Observer A complete!")
};

const 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

AsyncSubject

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:

import { AsyncSubject } from "rxjs";
const subject = new AsyncSubject();

const observerA = {
  next: value => console.log("Observer A get value: " + value),
  error: error => console.log("Observer A error: " + error),
  complete: () => console.log("Observer A complete!")
};

const 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);

最后我们来介绍一下在 Angular 项目中,RxJS Subject 的应用。

Angular RxJS Subject 应用

在 Angular 中,我们可以利用 RxJS Subject 来实现组件间通信,具体示例如下:

  1. message.service.ts
import { Injectable } from '@angular/core';
import { Observable, Subject } from 'rxjs';

@Injectable({
  providedIn: 'root'
})
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();
  }
}
  1. home.component.ts
import { Component } from '@angular/core';

import { MessageService } from '../message.service';

@Component({
  selector: 'app-home',
  template: `
    <div>
      <h1>Home</h1>
      <button (click)="sendMessage()">Send Message</button>
      <button (click)="clearMessage()">Clear Message</button>
    </div>
  
  `
})

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();
  }
}
  1. app.component.ts
import { Component, OnDestroy } from '@angular/core';
import { Subscription } from 'rxjs';

import { MessageService } from './message.service';

@Component({
  selector: 'my-app',
  template: `
      <div *ngIf="message">{{message.text}}</div>
      <app-home></app-home>
    `
})

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();
  }
}

感兴趣的同学可以查看 Stackblitz 完整示例。

参考资源

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