RxJS基础教程

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RxJS是一个基于可观测数据流在异步编程应用中的库。

ReactiveX is a combination of the best ideas from
the Observer pattern, the Iterator pattern, and functional programming

正如官网所说,RxJS是基于观察者模式,迭代器模式和函数式编程。因此,首先要对这几个模式有所理解

观察者模式

window.addEventListener('click', function(){
  console.log('click!');
})

JS的事件监听就是天生的观察者模式。给window的click事件(被观察者)绑定了一个listener(观察者),当事件发生,回调函数就会被触发

<!-- more -->

迭代器模式

迭代器模式,提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各种元素,而又不暴露该对象的内部表示。

ES6里的Iterator即可实现:

let arr = ['a', 'b', 'c'];
let iter = arr[Symbol.iterator]();

iter.next() // { value: 'a', done: false }
iter.next() // { value: 'b', done: false }
iter.next() // { value: 'c', done: false }
iter.next() // { value: undefined, done: true }

反复调用迭代对象的next方法,即可顺序访问

函数式编程

提到函数式编程,就要提到声明式编程和命令式编程
函数式编程是声明式编程的体现

问题:将数组[1, 2, 3]的每个元素乘以2,然后计算总和。

命令式编程

const arr = [1, 2, 3];
let total = 0;

for(let i = 0; i < arr.length; i++) {
  total += arr[i] * 2;
}

声明式编程

const arr = [1, 2, 3];
let total = arr.map(x => x * 2).reduce((total, value) => total + value)

声明式的特点是专注于描述结果本身,不关注到底怎么到达结果。而命令式就是真正实现结果的步骤

声明式编程把原始数据经过一系列转换(map, reduce),最后得到想要的数据

现在前端流行的MVC框架(Vue,React,Angular),也都是提倡:编写UI结构时使用声明式编程,在编写业务逻辑时使用命令式编程

RxJS

RxJS里有两个重要的概念需要我们理解:
Observable (可观察对象)
Observer (观察者)

var btn = document.getElementById('btn');
var handler = function() {
  console.log('click');
}
btn.addEventListener('click', handler)

上面这个例子里:
btn这个DOM元素的click事件就是一个Observable
handler这个函数就是一个Observer,当btn的click事件被触发,就会调用该函数

改用RxJS编写;

Rx.Observable.fromEvent(btn, 'click')
.subscribe(() => console.log('click'));

fromEvent把一个event转成了一个Observable,然后它就可以被订阅subscribe

流stream

Observable其实就是数据流stream
是在时间流逝的过程中产生的一系列事件。它具有时间与事件响应的概念。

我们可以把一切输入都当做数据流来处理,比如说:

  • 用户操作
  • 网络响应
  • 定时器
  • Worker

产生新流

当产生了一个流后,我们可以通过操作符(Operator)对这个流进行一系列加工操作,然后产生一个新的流

Rx.Observable.fromEvent(window, 'click')
  .map(e => 1)
  .scan((total, now) => total + now)
  .subscribe(value => {
    console.log(value)
  })

map把流转换成了一个每次产生1的新流,然后scan类似reduce,也会产生一个新流,最后这个流被订阅。最终实现了:每次点击累加1的效果

可以用一个效果图来表示该过程:
gif

合并流

也可以对若干个数据流进行组合:

例子:我们要实现下面这个效果:

gif

Rx.Observable.fromEvent(document.querySelector('input[name=plus]'), 'click')
  .mapTo(1)
  .merge(
    Rx.Observable.fromEvent(document.querySelector('input[name=minus]'), 'click')
      .mapTo(-1)
  )
  .scan((total, now) => total + now)
  .subscribe(value => {
    document.querySelector('#counter').innerText = value;
  })

merge可以把两个数据流整个在一起,效果可以参考如下:

gif

刚才那个例子的数据流如下:

gif

以RxJS的写法,就是把按下加1当成一个数据流,把按下减1当成一个数据流,再通过merge把两个数据流合并,最后通过scan操作符,把新流上的数据累加,这就是我们想要的计数器效果

扁平化流

有时候,我们的Observable送出的是一个新的Observable:

var click = Rx.Observable.fromEvent(document.body, 'click');
var source = click.map(e => Rx.Observable.of(1, 2, 3));
source.subscribe(value => {
  console.log(value)
});

这里,console打印出来的是对象,而不是我们想要的1,2,3,这是因为map返回的Rx.Observable.of(1, 2, 3)本身也是个Observable

用图表示如下:

click  : ------c------------c--------

        map(e => Rx.Observable.of(1,2,3))

source : ------o------------o--------
                \            \
                 (123)|       (123)|

因此,我们订阅到的value值就是一个Observable对象,而不是普通数据1,2,3

我想要的其实不是Observable本身,而是属于这个Observable里面的那些东西,现在这个情形就是Observable里面又有Observable,有两层,可是我想要让它变成一层就好,该怎么办呢?

这就需要把Observable扁平化

const arr = [1, [2, 3], 4];

// 扁平化后:
const flatArr = [1, 2, 3, 4];

concatAll这个操作符就可以把Observable扁平化

var click = Rx.Observable.fromEvent(document.body, 'click');
var source = click.map(e => Rx.Observable.of(1, 2, 3));
var example = source.concatAll();

example.subscribe(value => {
  console.log(value)
})
click  : ------c------------c--------

        map(e => Rx.Observable.of(1,2,3))

source : ------o------------o--------
                \            \
                 (123)|       (123)|

                   concatAll()

example: ------(123)--------(123)------------

flatMap操作符也可以实现同样的作用,就是写法有些不同:

var click = Rx.Observable.fromEvent(document.body, 'click');
var source = click.flatMap(e => Rx.Observable.of(1, 2, 3));
source.subscribe(value => {
  console.log(value)
})
click  : ------c------------c--------

        flatMap(e => Rx.Observable.of(1,2,3))

source: ------(123)--------(123)------------

简单拖拽实例

学完前面几个操作符,我们就可以写一个简单的实例了

拖拽的原理是:

  • 监听拖拽元素的mousedown
  • 监听body的mousemove
  • 监听body的mouseup
<style type="text/css">
html, body {
  height: 100%;
  background-color: tomato;
  position: relative;
}

#drag {
  position: absolute;
  display: inline-block;
  width: 100px;
  height: 100px;
  background-color: #fff;
  cursor: all-scroll;
}
</style>
<div id="drag"></div>
const mouseDown = Rx.Observable.fromEvent(dragDOM, 'mousedown');
const mouseUp = Rx.Observable.fromEvent(body, 'mouseup');
const mouseMove = Rx.Observable.fromEvent(body, 'mousemove');

首先给出3个Observable,分别代表3种事件,我们希望mousedown的时候监听mousemove,然后mouseup时停止监听,于是RxJS可以这么写:

const source = mouseDown
.map(event => mouseMove.takeUntil(mouseUp))

takeUntil操作符可以在某个条件符合时,发送complete事件

source: -------e--------------e-----
                \              \
                  --m-m-m-m|     -m--m-m--m-m|

从图上可以看出,我们还需要把source扁平化,才能获取所需数据。

完整代码:

const dragDOM = document.getElementById('drag');
const body = document.body;

const mouseDown = Rx.Observable.fromEvent(dragDOM, 'mousedown');
const mouseUp = Rx.Observable.fromEvent(body, 'mouseup');
const mouseMove = Rx.Observable.fromEvent(body, 'mousemove');

mouseDown
    .flatMap(event => mouseMove.takeUntil(mouseUp))
    .map(event => ({ x: event.clientX, y: event.clientY }))
    .subscribe(pos => {
        dragDOM.style.left = pos.x + 'px';
        dragDOM.style.top = pos.y + 'px';
    })

Observable Observer

前面的例子,我们都在讨论fromEvent转换的Observable,其实还有很多种方法产生一个Observable,其中create也是一种常见的方法,可以用来创建自定义的Observable

var observable = Rx.Observable.create(function (observer) {
  observer.next(1);
  observer.next(2);
  observer.next(3);
  setTimeout(() => {
    observer.next(4);
    observer.complete();
  }, 1000);
});

console.log('just before subscribe');
observable.subscribe({
  next: x => console.log('got value ' + x),
  error: err => console.error('something wrong occurred: ' + err),
  complete: () => console.log('done'),
});
console.log('just after subscribe');

控制台执行的结果:

just before subscribe
got value 1
got value 2
got value 3
just after subscribe
got value 4
done

Observable 执行可以传递三种类型的值:

"Next" 通知: 发送一个值,比如数字、字符串、对象,等等。
"Error" 通知: 发送一个 JavaScript 错误 或 异常。
"Complete" 通知: 不再发送任何值。
"Next" 通知是最重要,也是最常见的类型:它们表示传递给观察者的实际数据。"Error" 和 "Complete" 通知可能只会在 Observable 执行期间发生一次,并且只会执行其中的一个。

var observable = Rx.Observable.create(function subscribe(observer) {
  try {
    observer.next(1);
    observer.next(2);
    observer.next(3);
    observer.complete();
  } catch (err) {
    observer.error(err); // 如果捕获到异常会发送一个错误
  }
});

Observer观察者只是一组回调函数的集合,每个回调函数对应一种 Observable 发送的通知类型:next、error 和 complete 。

var observer = {
  next: x => console.log('Observer got a next value: ' + x),
  error: err => console.error('Observer got an error: ' + err),
  complete: () => console.log('Observer got a complete notification'),
};

Observer和Observable是通过subscribe方法建立联系的

observable.subscribe(observer);

unsubscribe

observer订阅了Observable之后,还可以取消订阅

var observable = Rx.Observable.from([10, 20, 30]);
var subscription = observable.subscribe(x => console.log(x));
// 稍后:
subscription.unsubscribe();

unsubscribe陷阱:

let stream$ = new Rx.Observable.create((observer) => {
  let i = 0;
  let id = setInterval(() => {
    console.log('setInterval');
    observer.next(i++);
  },1000)
})

let subscription = stream$.subscribe((value) => {
  console.log('Value', value)
});

setTimeout(() => {
  subscription.unsubscribe();
}, 3000)

3秒后虽然取消了订阅,但是开启的setInterval定时器并不会自动清理,我们需要自己返回一个清理函数

let stream$ = new Rx.Observable.create((observer) => {
  let i = 0;
  let id = setInterval(() => {
    observer.next(i++);
  },1000)

  // 返回了一个清理函数
  return function(){
    clearInterval( id );
  }
})

let subscription = stream$.subscribe((value) => {
  console.log('Value', value)
});

setTimeout(() => {
  subscription.unsubscribe() // 在这我们调用了清理函数

}, 3000)

Ajax异步操作

<input type="text">
function sendRequest(search) {
  return Rx.Observable.ajax.getJSON(`http://deepred5.com/cors.php?search=${search}`)
    .map(response => response)
}

Rx.Observable.fromEvent(document.querySelector('input'), 'keyup')
  .map(e => e.target.value)
  .flatMap(search => sendRequest(search))
  .subscribe(value => {
    console.log(value)
  })

用户每次在input框每次进行输入,均会触发ajax请求,并且每个ajax返回的值都会被打印一遍

现在需要实现这样一个功能:
希望用户在300ms以内停止输入,才发送请求(防抖),并且console打印出来的值只要最近的一个ajax返回的

Rx.Observable.fromEvent(document.querySelector('input'), 'keyup')
  .debounceTime(300)
  .map(e => e.target.value)
  .switchMap(search => sendRequest(search))
  .subscribe(value => {
    console.log(value)
  })

debounceTime表示经过n毫秒后,没有流入新值,那么才将值转入下一个环节
switchMap能取消上一个已无用的请求,只保留最后的请求结果流,这样就确保处理展示的是最后的搜索的结果

可以看到,RxJS对异步的处理是非常优秀的,对异步的结果能进行各种复杂的处理和筛选。

React + Redux 的异步解決方案:redux-observable

Redux的action都是同步的,所以默认情况下也只能处理同步数据流。

为了生成异步action,处理异步数据流,有许多不同的解決方案,例如 redux-thunk、redux-promise、redux-saga 等等。

redux-thunk举例:

调用一个异步API,首先要先定义三个同步action构造函数,分别表示

  • 请求开始
  • 请求成功
  • 请求失败

然后再定义一个异步action构造函数,该函数不再是返回普通的对象,而是返回一个函数,在这个函数里,进行ajax异步操作,然后根据返回的成功和失败,分别调用前面定义的同步action

actions.js


export const FETCH_STARTED = 'WEATHER/FETCH_STARTED';
export const FETCH_SUCCESS = 'WEATHER/FETCH_SUCCESS';
export const FETCH_FAILURE = 'WEATHER/FETCH_FAILURE';

// 普通action构造函数,返回普通对象
export const fetchWeatherStarted = () => ({
  type: FETCH_STARTED
});

export const fetchWeatherSuccess = (result) => ({
  type: FETCH_SUCCESS,
  result
})

export const fetchWeatherFailure = (error) => ({
  type: FETCH_FAILURE,
  error
})

// 异步action构造函数,返回一个函数
export const fetchWeather = (cityCode) => {
  return (dispatch) => {
    const apiUrl = `/data/cityinfo/${cityCode}.html`;

    dispatch(fetchWeatherStarted())

    return fetch(apiUrl).then((response) => {
      if (response.status !== 200) {
        throw new Error('Fail to get response with status ' + response.status);
      }

      response.json().then((responseJson) => {
        dispatch(fetchWeatherSuccess(responseJson.weatherinfo));
      }).catch((error) => {
        dispatch(fetchWeatherFailure(error));
      });
    }).catch((error) => {
      dispatch(fetchWeatherFailure(error));
    })
  };
}

现在如果想要异步请求,只要:

// fetchWeather是个异步action构造函数
dispatch(fetchWeather('23333'));

我们再来看看redux-observable:

调用一个异步API,不再需要定义一个异步action构造函数,所有的action构造函数都只是返回普通的对象

那么ajax请求在哪里发送?

答案是在Epic进行异步操作

Epic是redux-observable的核心原语。
它是一个函数,接收 actions 流作为参数并且返回 actions 流。 Actions 入, actions 出.
export const FETCH_STARTED = 'WEATHER/FETCH_STARTED';
export const FETCH_SUCCESS = 'WEATHER/FETCH_SUCCESS';
export const FETCH_FAILURE = 'WEATHER/FETCH_FAILURE';

export const fetchWeather = cityCode => ({ type: FETCH_STARTED, cityCode });
export const fetchWeatherSuccess = result => (
  { type: FETCH_SUCCESS, result };
);
export const fetchWeatherFailure = (error) => (
  {
    type: FETCH_FAILURE,
    error
  }
)

export const fetchWeatherEpic = action$ =>
  action$.ofType(FETCH_STARTED)
    .mergeMap(action =>
      ajax.getJSON(`/data/cityinfo/${action.cityCode}.html`)
        .map(response => fetchWeatherSuccess(response.weatherinfo))
        // 这个处理异常的action必须使用Observable.of方法转为一个observable
        .catch(error => Observable.of(fetchWeatherFailure(error)))
    );

现在如果想要异步请求,只要:

// fetchWeather只是个普通的action构造函数
dispatch(fetchWeather('23333'));

相较于thunk中间件,使用redux-observable来处理异步action,有以下优点:

  • 不需要修改action构造函数,返回的仍然是普通对象
  • epics中间件会将action封装成Observable对象,可以使用RxJs的相应api来控制异步流程,它就像一个拥有许多高级功能的Promise,现在我们在Redux中也可以得到它的好处。

总结

原生JS传统解决异步的方式:callback、Generator、Promise、async/await

RxJS解决的是数据流的问题,它可以让批量数据处理起来更方便

可以想象的一些使用场景:

  • 多个服务端实时消息流,通过RxJS进行高阶处理,最后到 view 层就是很清晰的一个Observable,但是view层本身处理用户事件依然可以沿用原有的范式。
  • 爬虫抓取,每次对一个网站的前5页做平行请求,每个请求如果失败就重试,重试3次之后再放弃。

可以看出,这种需要对流进行复杂操作的场景更加适合RxJS

公司内部目前的大部分系统,前端就可能不太适合用RxJS,因为大部分是后台CRUD系统,整体性、实时性的要求都不高,并且也没有特别复杂的数据流操作

我们推荐在适合RxJS的地方用RxJS,但是不强求RxJS for everything。RxJS给了我们另一种思考和解决问题的方式,但这不一定是必要的

参考

构建流式应用—RxJS详解

希望是最淺顯易懂的RxJS教學

RxJS入门指引和初步应用

30天精通RxJS系列

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