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本篇是 RxJS 源码解析的第四篇文章，使用源码的版本是 6.6.0 。本篇文章的内容仍然可能会比较多，请耐心阅读。为了方便阅读，文中的相关代码均经过裁剪和处理。如有不妥，还请指正。
在本文开始之前，先定义一些自定义术语，方便阅读。
- 顶流：调用了操作符的流。
- 上游流：操作符的内部订阅器所订阅的流。
- 下游流：由操作符的内部订阅器管理的流。
- 终结订阅：订阅了操作符生成的流的订阅者。
我并不打算像上一篇那样，抓着几个操作符一顿输出。从这篇开始，无论是 Join Operator、还是 Transformation Operator，都有很大的规律性。所以我想先总结出来它们的规律，再来对 operator 进行分析。
如何控制下游流
为了让操作符可以控制下游流，RxJS 通过委托模式，让操作符生成的了一个特定的 Subscriber，它在内部就能拿到所有传入的下游流的订阅。因此，在这里先介绍两个 Subscriber： OuterSubscriber 和 InnerSubscriber 。
- OuterSubscriber ：相当于委托者，提供了三个 notify 的接口—— notifyNext， notifyComplete， notifyError 。
- InnerSubscriber ：相当于被委托者，在它构造的时候需要传入 OuterSubscriber ，之后触发相对应的订阅操作，它会去调用 OuterSubscriber 相对应的 notify 接口。
其内部实现实际上就是把 InnerSubscriber 的 next，error，complete 转发给 OuterSubscriber 。
export class InnerSubscriber<T, R> extends Subscriber<R> {
private index = 0;
constructor(private parent: OuterSubscriber<T, R>, public outerValue: T, public outerIndex: number) {
super();
}
protected _next(value: R): void {
this.parent.notifyNext(this.outerValue, value, this.outerIndex, this.index++, this);
}
protected _error(error: any): void {
this.parent.notifyError(error, this);
this.unsubscribe();
}
protected _complete(): void {
this.parent.notifyComplete(this);
this.unsubscribe();
}
}而 OuterSubscriber 的默认实现则是将数据交由终结订阅转发出去。
export class OuterSubscriber<T, R> extends Subscriber<T> {
notifyNext(outerValue: T, innerValue: R,
outerIndex: number, innerIndex: number,
innerSub: InnerSubscriber<T, R>): void {
this.destination.next(innerValue);
}
notifyError(error: any, innerSub: InnerSubscriber<T, R>): void {
this.destination.error(error);
}
notifyComplete(innerSub: InnerSubscriber<T, R>): void {
this.destination.complete();
}
}不同的操作符可能会要生成不同的 Subscriber，而生成这些 Subscriber 都会调用 subscribeToResult。这个函数会根据传入的 ObservableInput ，进行类型判断，并返回一个正确处理后的订阅。这里为了可以复用，就调用了之前 from 也使用过的 subscribeTo ，在这个函数中，会处理列表、Promise、以及生成器等数据并返回一个订阅。
export function subscribeToResult<T, R>(
outerSubscriber: OuterSubscriber<T, R>,
result: any,
outerValue?: T,
outerIndex: number = 0,
innerSubscriber: Subscriber<R> = new InnerSubscriber(outerSubscriber, outerValue, outerIndex)
): Subscription | undefined {
if (innerSubscriber.closed) {
return undefined;
}
if (result instanceof Observable) {
return result.subscribe(innerSubscriber);
}
return subscribeTo(result)(innerSubscriber) as Subscription;
}通过这种设计，使得生成的 Subscriber 拥有控制下游流状态的能力。这种能力可以使得数据装箱和拆箱都放在同一个 Subscriber 中，同时这样做也把副作用集中在一个订阅器中处理，使得操作符在表现上像纯函数一样。
下面以及下一篇的内容中，会出现大量 subscribeToResult ，我们只需要知道，这个函数将订阅的数据或信息转发到了 OuterSubscriber 的相关接口中，它的功能不再赘述。
最后，我们还是要回归到 operators 的源码分析上。因为整体规律和设计已经了解完毕，那么分析每一个 operator 的时候，也能通过这些规律来理解某一部分的 operators 为什么要这样设计。
在这里，我们继续沿着上一篇的内容，先分析 Join Creation Operators。
race
所谓 race，意味着所有的流都在进行一场赛跑，跑赢的流可以留下并继续发送数据，没跑赢的只能取消订阅。
const first = interval(1000).pipe(take(1), mapTo('first'));
const second = interval(2000).pipe(take(1), mapTo('second'));
const race$ = race(first, second);
race$.subscribe((v) => console.log(v));
// 打印结果
// firstrace 通过 fromArray 的方式，将输入的 Observable 交由内部订阅器来处理。
export function race<T>(...observables: ObservableInput<any>[]): Observable<T> {
return fromArray(observables).lift(new RaceOperator<T>());
}RaceSubscriber
RaceSubscriber 保存了这么几个状态。
private hasFirst: boolean = false;
private observables: Observable<any>[] = [];
private subscriptions: Subscription[] = [];订阅后上游流输出 Observable 会由 observables 缓存起来，而后在上游流输出完成时，对他们进行订阅，并保存订阅对象。
protected _complete() {
const observables = this.observables;
const len = observables.length;
if (len === 0) {
this.destination.complete();
} else {
for (let i = 0; i < len && !this.hasFirst; i++) {
let observable = observables[i];
let subscription = subscribeToResult(this, observable, observable as any, i);
if (this.subscriptions) {
this.subscriptions.push(subscription);
}
this.add(subscription);
}
this.observables = null;
}
}notify
在 notifyNext 中，RaceSubscriber 可以获取下游流的订阅数据。并对 hasFirst 进行判断。如果该数据是第一个到达，更新 hasFirst 状态，并将其余下游流的订阅取消，这样做的目的是为了只让这个下游流的数据发送给终结订阅。
notifyNext(
outerValue: T, innerValue: T,
outerIndex: number, innerIndex: number,
innerSub: InnerSubscriber<T, T>
): void {
if (!this.hasFirst) {
// 更新状态
this.hasFirst = true;
//
for (let i = 0; i < this.subscriptions.length; i++) {
if (i !== outerIndex) {
let subscription = this.subscriptions[i];
subscription.unsubscribe();
this.remove(subscription);
}
}
this.subscriptions = null;
}
this.destination.next(innerValue);
}zip
zip 是这样的一种操作符，它以下游流中数据量最少的流为基准，按照先后顺序与其余的下游流结合成新的流。
let age$ = of<number>(27, 25, 29, 30, 35, 40);
let name$ = of<string>('Foo', 'Bar', 'Beer');
let isDev$ = of<boolean>(true, true);
zip(age$, name$, isDev$).pipe(
map(([age, name, isDev]) => ({ age, name, isDev })),
)
.subscribe(x => console.log(x));
// outputs
// { age: 27, name: 'Foo', isDev: true }
// { age: 25, name: 'Bar', isDev: true }zip 也一样，通过 fromArray 的方式，将输入内容交由内部订阅器处理。
export function zip<O extends ObservableInput<any>, R>(
...observables: O[]
): Observable<ObservedValueOf<O>[]|R> {
// 通过 fromArray 将传入的参数以流的形式进入到订阅中
return fromArray(observables, undefined).lift(new ZipOperator());
}ZipSubscriber
订阅开始，生成 ZipSubscriber，调用 _next。根据输入流的类型，将其传入到不同的迭代器中，输入的流的数据类型包含了以下几种：
- 数组
- 生成器 或 迭代器
- Observable
protected _next(value: any) {
const iterators = this.iterators;
if (isArray(value)) {
iterators.push(new StaticArrayIterator(value));
} else if (typeof value[Symbol_iterator] === 'function') {
iterators.push(new StaticIterator(value[Symbol_iterator]()));
} else {
iterators.push(new ZipBufferIterator(this.destination, this, value));
}
}相较于 静态数据而言，Observable 才是我们关注的重点。在前面已经讲过 OuterSubscriber 的作用，我在这里不再赘述。 ZipBufferIterator 通过继承 OuterSubscriber，并实现了相应的操作，然后维护了这些 Observable 并进行订阅。
在 zip 中，上游流为 fromArray 生成的 Observable。当它完成时，会把 next 中存储的迭代器进行循环调用。在 next 的时候我们可以看到，会生成与 ObservableInput 相对应的内容 ，的内部如果实现了订阅功能，那么就订阅这些迭代器，否则，直接按照静态处理。
protected _complete() {
const iterators = this.iterators;
const len = iterators.length;
this.unsubscribe();
if (len === 0) {
this.destination.complete();
return;
}
this.active = len;
for (let i = 0; i < len; i++) {
let iterator: ZipBufferIterator<any, any> = <any>iterators[i];
if (iterator.stillUnsubscribed) {
const destination = this.destination as Subscription;
// 持有并管理该迭代器的订阅
destination.add(iterator.subscribe(iterator, i));
} else {
// 不是 Observable
this.active--;
}
}
}ZipBufferIterator 继承了 OuterSubscriber ，那么它肯定也是通过内部维护一个 InnerSubscriber 来将下游流中的数据转发出去。
class ZipBufferIterator<T, R> extends OuterSubscriber<T, R> implements LookAheadIterator<T> {
...
subscribe(value: any, index: number) {
const subscriber = new InnerSubscriber(this, index as any, undefined);
return subscribeToResult<any, any>(this, this.observable, undefined, undefined, subscriber);
}
...
}notify
ZipBufferIterator 其内部维护了 InnerSubscriber ，那么意味着数据会由发送到 notifyNext 中，这里使用了一个数组将数据缓存起来。
notifyNext(outerValue: T, innerValue: any,
outerIndex: number, innerIndex: number,
innerSub: InnerSubscriber<T, R>): void {
this.buffer.push(innerValue);
this.parent.checkIterators();
}而后，会调用 ZipSubscriber.checkIterators， 这个方法决定了终结订阅的数据来源，同时也给出了终结订阅完成所需要的条件。
checkIterators() {
const iterators = this.iterators;
const len = iterators.length;
const destination = this.destination;
// 是不是所有的迭代器都存在数据。
for (let i = 0; i < len; i++) {
let iterator = iterators[i];
if (typeof iterator.hasValue === 'function' && !iterator.hasValue()) {
return;
}
}
let shouldComplete = false;
// 终结订阅最终拿到的数据
const args: any[] = [];
for (let i = 0; i < len; i++) {
let iterator = iterators[i];
let result = iterator.next();
// 判断迭代器是否已经完成数据输出
if (iterator.hasCompleted()) {
shouldComplete = true;
}
// 如果结果已经到了末尾，意味着最短的数据已经输出完毕。
// 有可能数据没到末尾，但是该迭代器已经结束。
if (result.done) {
destination.complete();
return;
}
// 收集所有迭代器中的数据。
args.push(result.value);
}
// 发送给终结订阅
destination.next(args);
//
if (shouldComplete) {
destination.complete();
}
}当某一个下游流完成的时候，缓冲区的存在与否会决定终结订阅的是否完成。
notifyComplete() {
if (this.buffer.length > 0) {
this.isComplete = true;
this.parent.notifyInactive();
} else {
this.destination.complete();
}
}如果缓冲区存在数据，那么还得去调用 ZipSubscriber.notifyInactive ，将信息返回给 ZipSubscriber。到了这一步，意味着某一个下游流已经完全发送完数据了，那么还得更新 active 的记录。如果 active 最终为 0 ，那么将通知终结订阅这个流已经完成了。
notifyInactive() {
this.active--;
if (this.active === 0) {
this.destination.complete();
}
}CombineLatest
跟 zip 不一样，在 CombineLatest 中，每一个下游流的新数据都会和其余下游流的当前的数据相结合，从而形成新的数据并从新的流中转发出去。
export function combineLatest<O extends ObservableInput<any>, R>(
...observables: O[]
): Observable<R> {
return fromArray(observables).lift(new CombineLatestOperator<ObservedValueOf<O>, R>());
}
export class CombineLatestOperator<T, R> implements Operator<T, R> {
constructor() {}
call(subscriber: Subscriber<R>, source: any): any {
return source.subscribe(new CombineLatestSubscriber());
}
}起始状态跟 zip 一样，也是通过 fromArray 将 ObservableInput 作为上游流的数据输入到 CombineLatestSubscriber 中。把目光锁定这个 Subscriber，深入了解一下它的心路历程。
CombineLatestSubscriber
当数据到来的时候，CombineLatestSubscriber 把下游流集体缓存到一个 observables 数组中。
protected _next(observable: any) {
this.values.push(NONE);
this.observables.push(observable);
}当下游流缓存完毕的时候，上游流也输出完毕，那么便会调用 complete。 在这里，complete 做的事情仅仅是将所有的下游流进行订阅，并记录这些流的订阅状态。
protected _complete() {
const observables = this.observables;
const len = observables.length;
if (len === 0) {
this.destination.complete();
} else {
this.active = len;
this.toRespond = len;
for (let i = 0; i < len; i++) {
const observable = observables[i];
const innerSub = new InnerSubscriber(this, observable, i);
this.add(subscribeToResult(this, observable, undefined, undefined, innerSub));
}
}
}在订阅完毕所有的下游流后，它们的数据全都会流到 notify 中。
notify
CombineLatestSubscriber 每接收到一个下游流的数据，都会触发 notifyNext。toRespond 记录的是剩余未收到数据的下游流的数量， 当所有下游流都有数据的时候，那么才会开始结合。
values 通过初始化的索引缓存了每一个下游流当前的数据，当任意一个下游流的数据到来后，都将会更新 values 中对应索引中的缓存数据。
notifyNext(outerValue: T, innerValue: R,
outerIndex: number, innerIndex: number,
innerSub: InnerSubscriber<T, R>): void {
const values = this.values;
const oldVal = values[outerIndex];
let toRespond = 0;
if (this.toRespond) {
// 如果这个数据为NONE，那么则代表当前的
// 下游流是首次发送数据，则 toRespond
// 要减一。
if (oldVal === NONE) {
this.toRespond -= 1;
}
toRespond = this.toRespond;
}
values[outerIndex] = innerValue;
if (toRespond === 0) {
this.destination.next(values.slice());
}
}以上便是 combineLastest 的核心设计。
至于 notifyComplete ，则是处理了当前正在运行的下游流和终结订阅的关系。当 active 减少到零的时候，意味着需要通知终结订阅所有数据已经输出完毕了。
notifyComplete(unused: Subscriber<R>): void {
this.active -= 1;
if (this.active === 0) {
this.destination.complete();
}
}forkJoin
相较于 combineLatest ，forkJoin 是一种更为激进的实现。为什么说它激进，因为它判断合并的条件，从下游流有数据输出变成了下游流完成数据输出。它的实现很简单，只需要计算每个结束输出数据的下游流的数量 completed，通过比较 completed 和下游流总数，就能判断什么时候结束。需要注意的一点，如果所有流都输出了数据，那么 forkJoin 才能把数据发送。
function forkJoinInternal(sources: ObservableInput<any>[], keys: string[] | null): Observable<any> {
return new Observable(subscriber => {
const len = sources.length;
if (len === 0) {
subscriber.complete();
return;
}
const values = new Array(len);
let completed = 0;
let emitted = 0;
// 循环订阅所有的下游流
for (let i = 0; i < len; i++) {
// 将输入转换成 Observable
const source = from(sources[i]);
let hasValue = false;
subscriber.add(source.subscribe({
next: value => {
if (!hasValue) {
hasValue = true;
emitted++;
}
// 记录当前订阅的值
values[i] = value;
},
error: err => subscriber.error(err),
// 处理完成时所需要做的工作
complete: () => {
// 更新下游流订阅完成数
completed++;
// 判断是否所有的下游流订阅都已经完成
if (completed === len || !hasValue) {
if (emitted === len) {
// 如果全部的下游流都发送了数据，
// 那么终结订阅将收到所有的下游流
// 的数据。
subscriber.next(values);
}
subscriber.complete();
}
}
}));
}
});
}merge & concat
merge 通过调用 mergeMap 来创建合并流，concat 也是通过 mergeMap 来创建相同的合并流。这一部分会在下一章讲到。它们两个唯一不同的点就是在于并发的数量上。merge可以并发订阅多个下游流，而 concat 同一时间只能订阅一个下游流。
merge 源码
type Any = ObservableInput<any>;
export function merge<T, R>(...observables: Array<ObservableInput<any> | number>): Observable<R> {
let concurrent = Number.POSITIVE_INFINITY;
let last: any = observables[observables.length - 1];
if (typeof last === 'number') {
concurrent = <number>observables.pop();
}
return mergeMap<Any, Any>(x => x, concurrent)(fromArray<any>(observables));
}concat 源码
export function concat1<O extends ObservableInput<any>, R>(...observables: Array<O>): Observable<R> {
return mergeMap<O, O>(x => x, 1)(of(...observables));
}partition
partion 是一种分割操作，通过传入一个判断函数，使得输出的流一分为二。它通过 filter 来实现，将两个不同的流分离。其中需要注意的是，第二个 filter 中，传入的是一个求反操作。
export function partition<T>(
predicate: (value: T, index: number) => boolean,
thisArg?: any
): UnaryFunction<Observable<T>, [Observable<T>, Observable<T>]> {
return (source: Observable<T>) => [
filter(predicate, thisArg)(source),
// 此处传入的是一个 not，他把整个 predicate 封装。
filter(not(predicate, thisArg) as any)(source)
] as [Observable<T>, Observable<T>];
}本篇小结
总结一下，本章首先给出一些 operators 的综合规律，然后再对 Join Creation Operators 进行分析，下面分别用一句话将它们总结一下，就结束本篇的内容。
- zip 是以数据量最少的下游流为基准合成的流。
- combineLatest 是以数据量最多的下游流为基准合成的流。
- forkJoin 以下游流完成的情况作为基准合成的流。
- merge & concat 下一章再讲。
- partion 将输入流一分为二，形成两个流。
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作者：zcx（公众号：Coder写字的地方）
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/1b141waT_tAxZR-PZC79kg
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