ReactiveCocoa 中 RACSignal 是如何发送信号的

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前言

ReactiveCocoa是一个(第一个?)将函数响应式编程范例带入Objective-C的开源库。ReactiveCocoa是由Josh AbernathyJustin Spahr-Summers 两位大神在对GitHub for Mac的开发过程中编写的。Justin Spahr-Summers 大神在2011年11月13号下午12点35分进行的第一次提交,直到2013年2月13日上午3点05分发布了其1.0 release,达到了第一个重要里程碑。ReactiveCocoa社区也非常活跃,目前最新版已经完成了ReactiveCocoa 5.0.0-alpha.3,目前在5.0.0-alpha.4开发中。

ReactiveCocoa v2.5 是公认的Objective-C最稳定的版本,因此被广大的以OC为主要语言的客户端选中使用。ReactiveCocoa v3.x主要是基于Swift 1.2的版本,而ReactiveCocoa v4.x 主要基于Swift 2.x,ReactiveCocoa 5.0就全面支持Swift 3.0,也许还有以后的Swift 4.0。接下来几篇博客先以ReactiveCocoa v2.5版本为例子,分析一下OC版的RAC具体实现(也许分析完了RAC 5.0就到来了)。也算是写在ReactiveCocoa 5.0正式版到来前夕的祝福吧。

目录

  • 1.什么是ReactiveCocoa?
  • 2.RAC中的核心RACSignal发送与订阅流程
  • 3.RACSignal操作的核心bind实现
  • 4.RACSignal基本操作concat和zipWith实现
  • 5.最后

一. 什么是ReactiveCocoa?

ReactiveCocoa(其简称为RAC)是由Github 开源的一个应用于iOS和OS X开发的新框架。RAC具有函数式编程(FP)和响应式编程(RP)的特性。它主要吸取了.Net的 Reactive Extensions的设计和实现。

ReactiveCocoa 的宗旨是Streams of values over time ,随着时间变化而不断流动的数据流。

ReactiveCocoa 主要解决了以下这些问题:

  • UI数据绑定

UI控件通常需要绑定一个事件,RAC可以很方便的绑定任何数据流到控件上。

  • 用户交互事件绑定

RAC为可交互的UI控件提供了一系列能发送Signal信号的方法。这些数据流会在用户交互中相互传递。

  • 解决状态以及状态之间依赖过多的问题

有了RAC的绑定之后,可以不用在关心各种复杂的状态,isSelect,isFinish……也解决了这些状态在后期很难维护的问题。

  • 消息传递机制的大统一

OC中编程原来消息传递机制有以下几种:Delegate,Block Callback,Target-Action,Timers,KVO,objc上有一篇关于OC中这5种消息传递方式改如何选择的文章Communication Patterns,推荐大家阅读。现在有了RAC之后,以上这5种方式都可以统一用RAC来处理。

二. RAC中的核心RACSignal

ReactiveCocoa 中最核心的概念之一就是信号RACStream。RACRACStream中有两个子类——RACSignal 和 RACSequence。本文先来分析RACSignal。

我们会经常看到以下的代码:

这是一个RACSignal被订阅的完整过程。被订阅的过程中,究竟发生了什么?

RACSignal调用createSignal的时候,会调用RACDynamicSignal的createSignal的方法。

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RACDynamicSignal是RACSignal的子类。createSignal后面的参数是一个block。

block的返回值是RACDisposable类型,block名叫didSubscribe。block的唯一一个参数是id类型的subscriber,这个subscriber是必须遵循RACSubscriber协议的。

RACSubscriber是一个协议,其下有以下4个协议方法:

所以新建Signal的任务就全部落在了RACSignal的子类RACDynamicSignal上了。

RACDynamicSignal这个类很简单,里面就保存了一个名字叫didSubscribe的block。

这个方法中新建了一个RACDynamicSignal对象signal,并把传进来的didSubscribe这个block保存进刚刚新建对象signal里面的didSubscribe属性中。最后再给signal命名+createSignal:。

setNameWithFormat是RACStream里面的方法,由于RACDynamicSignal继承自RACSignal,所以它也能调用这个方法。

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RACSignal的block就这样被保存起来了,那什么时候会被执行呢?

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block闭包在订阅的时候才会被“释放”出来。

RACSignal调用subscribeNext方法,返回一个RACDisposable。

在这个方法中会新建一个RACSubscriber对象,并传入nextBlock,errorBlock,completedBlock。

RACSubscriber这个类很简单,里面只有4个属性,分别是nextBlock,errorBlock,completedBlock和一个RACCompoundDisposable信号。

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subscriberWithNext方法把传入的3个block都保存分别保存到自己对应的block中。

RACSignal调用subscribeNext方法,最后return的时候,会调用[self subscribe:o],这里实际是调用了RACDynamicSignal类里面的subscribe方法。

RACDisposable有3个子类,其中一个就是RACCompoundDisposable。

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RACCompoundDisposable虽然是RACDisposable的子类,但是它里面可以加入多个RACDisposable对象,在必要的时候可以一口气都调用dispose方法来销毁信号。当RACCompoundDisposable对象被dispose的时候,也会自动dispose容器内的所有RACDisposable对象。

RACPassthroughSubscriber是一个私有的类。

RACPassthroughSubscriber类就只有这一个方法。目的就是为了把所有的信号事件从一个订阅者subscriber传递给另一个还没有disposed的订阅者subscriber。

RACPassthroughSubscriber类中保存了3个非常重要的对象,RACSubscriber,RACSignal,RACCompoundDisposable。RACSubscriber是待转发的信号的订阅者subscriber。RACCompoundDisposable是订阅者的销毁对象,一旦它被disposed了,innerSubscriber就再也接受不到事件流了。

这里需要注意的是内部还保存了一个RACSignal,并且它的属性是unsafe_unretained。这里和其他两个属性有区别, 其他两个属性都是strong的。这里之所以不是weak,是因为引用RACSignal仅仅只是一个DTrace probes动态跟踪技术的探针。如果设置成weak,会造成没必要的性能损失。所以这里仅仅是unsafe_unretained就够了。

回到RACDynamicSignal类里面的subscribe方法中,现在新建好了RACCompoundDisposable和RACPassthroughSubscriber对象了。

RACScheduler.subscriptionScheduler是一个全局的单例。

RACScheduler再继续调用schedule方法。

在取currentScheduler的过程中,会判断currentScheduler是否存在,和是否在主线程中。如果都没有,那么就会调用后台backgroundScheduler去执行schedule。

schedule的入参就是一个block,执行schedule的时候会去执行block。也就是会去执行:

这两句关键的语句。之前信号里面保存的block就会在此处被“释放”执行。self.didSubscribe(subscriber)这一句就执行了信号保存的didSubscribe闭包。

在didSubscribe闭包中有sendNext,sendError,sendCompleted,执行这些语句会分别调用RACPassthroughSubscriber里面对应的方法。

这个时候的订阅者是RACPassthroughSubscriber。RACPassthroughSubscriber里面的innerSubscriber才是最终的实际订阅者,RACPassthroughSubscriber会把值再继续传递给innerSubscriber。

innerSubscriber是RACSubscriber,调用sendNext的时候会先把自己的self.next闭包copy一份,再调用,而且整个过程还是线程安全的,用@synchronized保护着。最终订阅者的闭包在这里被调用。

sendError和sendCompleted也都是同理。

总结一下:

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  1. RACSignal调用subscribeNext方法,新建一个RACSubscriber。
  2. 新建的RACSubscriber会copy,nextBlock,errorBlock,completedBlock存在自己的属性变量中。
  3. RACSignal的子类RACDynamicSignal调用subscribe方法。
  4. 新建RACCompoundDisposable和RACPassthroughSubscriber对象。RACPassthroughSubscriber分别保存对RACSignal,RACSubscriber,RACCompoundDisposable的引用,注意对RACSignal的引用是unsafe_unretained的。
  5. RACDynamicSignal调用didSubscribe闭包。先调用RACPassthroughSubscriber的相应的sendNext,sendError,sendCompleted方法。
  6. RACPassthroughSubscriber再去调用self.innerSubscriber,即RACSubscriber的nextBlock,errorBlock,completedBlock。注意这里调用同样是先copy一份,再调用闭包执行。

三. RACSignal操作的核心bind实现

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在RACSignal的源码里面包含了两个基本操作,concat和zipWith。不过在分析这两个操作之前,先来分析一下更加核心的一个函数,bind操作。

先来说说bind函数的作用:

  1. 会订阅原始的信号。
  2. 任何时刻原始信号发送一个值,都会绑定的block转换一次。
  3. 一旦绑定的block转换了值变成信号,就立即订阅,并把值发给订阅者subscriber。
  4. 一旦绑定的block要终止绑定,原始的信号就complete。
  5. 当所有的信号都complete,发送completed信号给订阅者subscriber。
  6. 如果中途信号出现了任何error,都要把这个错误发送给subscriber

为了弄清楚bind函数究竟做了什么,写出测试代码:

由于前面第一章节详细讲解了RACSignal的创建和订阅的全过程,这个也为了方法讲解,创建RACDynamicSignal,RACCompoundDisposable,RACPassthroughSubscriber这些都略过,这里着重分析一下bind的各个闭包传递创建和订阅的过程。

为了防止接下来的分析会让读者看晕,这里先把要用到的block进行编号。

先创建信号signal,didSubscribe把block1 copy保存起来。

当信号调用bind进行绑定,会调用block5,didSubscribe把block6 copy保存起来。

当订阅者开始订阅bindSignal的时候,流程如下:

  1. bindSignal执行didSubscribe的block,即执行block6。
  2. 在block6 的第一句代码,就是调用RACStreamBindBlock bindingBlock = block(),这里的block是外面传进来的block2,于是开始调用block2。执行完block2,会返回一个RACStreamBindBlock的对象。
  3. 由于是signal调用的bind函数,所以bind函数里面的self就是signal,在bind内部订阅了signal的信号。subscribeNext所以会执行block1。
  4. 执行block1,sendNext调用订阅者subscriber的nextBlock,于是开始执行block10。
  5. block10中会先调用bindingBlock,这个是之前调用block2的返回值,这个RACStreamBindBlock对象里面保存的是block3。所以开始调用block3。
  6. 在block3中入参是一个value,这个value是signal中sendNext中发出来的value的值,在block3中可以对value进行变换,变换完成后,返回一个新的信号signal’。
  7. 如果返回的signal’为空,则会调用completeSignal,即调用block7。block7中会发送sendCompleted。如果返回的signal’不为空,则会调用addSignal,即调用block8。block8中会继续订阅signal’。执行block9。
  8. block9 中会sendNext,这里的subscriber是block6的入参,于是对subscriber调用sendNext,会调用到bindSignal的订阅者的block4中。
  9. block9 中执行完sendNext,还会调用sendCompleted。这里的是在执行block9里面的completed闭包。completeSignal(signal, selfDisposable);然后又会调用completeSignal,即block7。
  10. 执行完block7,就完成了一次从signal 发送信号sendNext的全过程。

bind整个流程就完成了。

四. RACSignal基本操作concat和zipWith实现

接下来再来分析RACSignal中另外2个基本操作。

1. concat
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写出测试代码:

concat操作就是把两个信号合并起来。注意合并有先后顺序。

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合并前,signal和signals分别都把各自的didSubscribe保存copy起来。
合并之后,合并之后新的信号的didSubscribe会把block保存copy起来。

当合并之后的信号被订阅的时候:

  1. 调用新的合并信号的didSubscribe。
  2. 由于是第一个信号调用的concat方法,所以block中的self是前一个信号signal。合并信号的didSubscribe会先订阅signal。
  3. 由于订阅了signal,于是开始执行signal的didSubscribe,sendNext,sendError。
  4. 当前一个信号signal发送sendCompleted之后,就会开始订阅后一个信号signals,调用signals的didSubscribe。
  5. 由于订阅了后一个信号,于是后一个信号signals开始发送sendNext,sendError,sendCompleted。

这样两个信号就前后有序的拼接到了一起。

这里有二点需要注意的是:

  1. 只有当第一个信号完成之后才能收到第二个信号的值,因为第二个信号是在第一个信号completed的闭包里面订阅的,所以第一个信号不结束,第二个信号也不会被订阅。
  2. 两个信号concat在一起之后,新的信号的结束信号在第二个信号结束的时候才结束。看上图描述,新的信号的发送长度等于前面两个信号长度之和,concat之后的新信号的结束信号也就是第二个信号的结束信号。
2. zipWith
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写出测试代码:

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源码如下:

当把两个信号通过zipWith之后,就像上面的那张图一样,拉链的两边被中间的拉索拉到了一起。既然是拉链,那么一一的位置是有对应的,上面的拉链第一个位置只能对着下面拉链第一个位置,这样拉链才能拉到一起去。

具体实现:

zipWith里面有两个数组,分别会存储两个信号的值。

  1. 一旦订阅了zipWith之后的信号,就开始执行didSubscribe闭包。
  2. 在闭包中会先订阅第一个信号。这里假设第一个信号比第二个信号先发出一个值。第一个信号发出来的每一个值都会被加入到第一个数组中保存起来,然后调用sendNext( )闭包。在sendNext( )闭包中,会先判断两个数组里面是否都为空,如果有一个数组里面是空的,就return。由于第二个信号还没有发送值,即第二个信号的数组里面是空的,所以这里第一个值发送不出来。于是第一个信号被订阅之后,发送的值存储到了第一个数组里面了,没有发出去。
  3. 第二个信号的值紧接着发出来了,第二个信号每发送一次值,也会存储到第二个数组中,但是这个时候再调用sendNext( )闭包的时候,不会再return了,因为两个数组里面都有值了,两个数组的第0号位置都有一个值了。有值以后就打包成元组RACTuple发送出去。并清空两个数组0号位置存储的值。
  4. 以后两个信号每次发送一个,就先存储在数组中,只要有“配对”的另一个信号,就一起打包成元组RACTuple发送出去。从图中也可以看出,zipWith之后的新信号,每个信号的发送时刻是等于两个信号最晚发出信号的时刻。
  5. 新信号的完成时间,是当两者任意一个信号完成并且数组里面为空,就算完成了。所以最后第一个信号发送的5的那个值就被丢弃了。

第一个信号依次发送的1,2,3,4的值和第二个信号依次发送的A,B,C,D的值,一一的合在了一起,就像拉链把他们拉在一起。由于5没法配对,所以拉链也拉不上了。

五. 最后

本来这篇文章想把Map,combineLatest,flattenMap,flatten这些也一起分析了,但是后来看到RACSingnal的操作实在有点多,于是按照源码的文件分开了,这里先把RACSignal文件里面的操作都分析完了。RACSignal文件里面的操作主要就bind,concat和zipWith三个操作。下一篇再分析分析RACSignal+Operations文件里面的所有操作。

请大家多多指教。

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关于作者:一缕殇流化隐半边冰霜

已退役ACMer,现役iOS工程师。博观而约取,厚积而薄发。 个人主页 · 我的文章 · 5 ·   

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