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Rxjava2.x源码解析（一）: 订阅流程

现在网上已经有大量的源码分析文章，各种技术的都有。但我觉得很多文章对初学者并不友好，让人读起来云里雾里的，比源码还源码。究其原因，是根本没有从学习者的角度去分析。在自己完成了源码阅读之后，却忘记了自己是如何一步步提出问题，进而走到这里的。

所以，我想在本篇及以后的文章中，花更多的精力去进行源码的分析，争取用浅显易懂的语言，用适合的逻辑去组织内容。这样不至于陷入源码里，导致文章难懂。尽量让更多的人愿意去读源码。

阅读本文，你需要对 RxJava2 的一些基本使用有所了解，不过不用太深。这里推荐下 Season_zlc 的给初学者的RxJava2.0教程(一) ，比较浅显易懂。

提到 RxJava，你第一个想到的词是什么？

“异步”。

RxJava 在 GitHub 上的官网主页也说了，“RxJava is a Java VM implementation of Reactive Extensions: a library for composing asynchronous and event-based programs by using observable sequences.”（RxJava是一个使用可观测序列来组建异步、基于事件的程序的库，它是 Reactive Extensions 在Java虚拟机上的一个实现）。它的优点嘛，用扔物线凯哥的话讲，就是“简洁”，并且“随着程序逻辑变得越来越复杂，它依然能够保持简洁”。

这里要注意一点，虽然对大多数人来讲，更多的是使用 RxJava 来配合 Retrofit、OkHttp 进行网络请求框架的封装及数据的异步处理，但是，RxJava和网络请求本质上没有半毛钱的关系。它的本质，官网已经说的很明白了，就是“异步”。

RxJava 基于观察者模式实现，基于事件流进行链式调用。

首先，我们需要添加必要的依赖，这里以最新的 2.2.8 版本为例：

implementation "io.reactivex.rxjava2:rxjava:2.2.8"

当然，对于 Android 项目来讲，我们一般还需要添加一个补充库：

implementation 'io.reactivex.rxjava2:rxandroid:2.1.0'

这个库其实就是提供了 Android 相关的主线程的支持。

然后写个简单的代码，就可以开始我们的源码分析啦。

// 上游 observable
        Observable<Integer> observable = Observable.create(new ObservableOnSubscribe<Integer>() {
            @Override
            public void subscribe(ObservableEmitter<Integer> emitter) throws Exception {
                Log.d(TAG, "subscribe: ");
                emitter.onNext(1);
                emitter.onNext(2);
                emitter.onComplete();
            }
        });
        
        // 下游 observer
        Observer<Integer> observer = new Observer<Integer>() {
            @Override
            public void onSubscribe(Disposable d) {
                // onSubscribe 方法会最先被执行
                Log.d(TAG, "onSubscribe: ");
            }

            @Override
            public void onNext(Integer integer) {
                Log.d(TAG, "onNext: ");
            }

            @Override
            public void onError(Throwable e) {
                Log.d(TAG, "onError: ");
            }

            @Override
            public void onComplete() {
                Log.d(TAG, "onComplete: ");
            }
        };

        // 将上游和下游进行关联
        observable.subscribe(observer);

为便于理解，我故意将可以链式调用的代码，拆成了三部分。你完全可以写成下面的链式风格：

Observable.create(new ObservableOnSubscribe<Integer>() {
            @Override
            public void subscribe(ObservableEmitter<Integer> emitter) throws Exception {
                Log.d(TAG, "subscribe: ");
                emitter.onNext(1);
                emitter.onNext(2);
                emitter.onComplete();
            }
        }).subscribe(new Observer<Integer>() {
            @Override
            public void onSubscribe(Disposable d) {
                // onSubscribe 方法会最先被执行
                Log.d(TAG, "onSubscribe: ");
            }

            @Override
            public void onNext(Integer integer) {
                Log.d(TAG, "onNext: ");
            }

            @Override
            public void onError(Throwable e) {
                Log.d(TAG, "onError: ");
            }

            @Override
            public void onComplete() {
                Log.d(TAG, "onComplete: ");
            }
        });

同样，为了便于理解，我会借用 i/o 流里面经常用到的 水流 进行类比。将被观察者 observable 称为 上游（upstream） ，将观察者 observer 称为 下游(downstream) 。读源码其实也能看出，作者本身也正是这么类比的。

通过将整个过程拆分成三个步骤，能更清晰的理清逻辑。我们需要做的，本质上就是创建一个上游和一个下游，最终通过上游对象的 subscribe 方法将二者关联起来：

创建一个 Observable 的实现类
创建一个 Observer 的实现类
将二者通过 Observable 的 subscribe(...) 方法将二者进行关联

明白了这三点，以后我们就不会被各种实现类搞的眼花缭乱。

这三个步骤，里面的核心是第三部，也就是订阅过程，毕竟，这属于一个动作，而我们进行源码分析的时候，往往就是从动作开始的。这时候，我们 Ctrl/Command + 鼠标左键 ，进入该方法看看，里面做了下什么。

public final void subscribe(Observer<? super T> observer) {
        ObjectHelper.requireNonNull(observer, "observer is null");
        try {
            // RxJavaPlugins是个钩子函数，用来在代码的执行前后插入进行一些操作
            observer = RxJavaPlugins.onSubscribe(this, observer);

            ObjectHelper.requireNonNull(observer, "The RxJavaPlugins.onSubscribe hook returned a null Observer. Please change the handler provided to RxJavaPlugins.setOnObservableSubscribe for invalid null returns. Further reading: https://github.com/ReactiveX/RxJava/wiki/Plugins");
            // 关键点是这行代码
            subscribeActual(observer);
        } catch (NullPointerException e) { // NOPMD
            throw e;
        } catch (Throwable e) {
            Exceptions.throwIfFatal(e);
            // can't call onError because no way to know if a Disposable has been set or not
            // can't call onSubscribe because the call might have set a Subscription already
            RxJavaPlugins.onError(e);

            NullPointerException npe = new NullPointerException("Actually not, but can't throw other exceptions due to RS");
            npe.initCause(e);
            throw npe;
        }
    }

这里将this（上游Observable类型）的和下游observer作为参数传给了 RxJavaPlugins 的 onSubscribe(...)方法，并返回一个Observer,同时，将原来的observer指向这个返回值，那么我们看看这个函数中到底进行了什么操作：

//  RxJavaPlugins.java
    public static <T> Observer<? super T> onSubscribe(@NonNull Observable<T> source, @NonNull Observer<? super T> observer) {
        BiFunction<? super Observable, ? super Observer, ? extends Observer> f = onObservableSubscribe;
        if (f != null) {
            return apply(f, source, observer);
        }
        return observer;
    }

这里判断 onObservableSubscribe 是否为 null，不为 null 则调用其 apply(...) 方法。若为 null ，则直接返回原来的observer。而该变量需要通过RxJavaPlugin的 setOnSingleSubscribe(...) 方法来指定的，显然，我们并没有指定，所以忽略不管（后面遇到类似问题，基本也都可以忽略）。

回到之前的订阅流程，就可以简化为下面这样：

public final void subscribe(Observer<? super T> observer) {
        ObjectHelper.requireNonNull(observer, "observer is null");
        try {
            ...
            // 调用到具体实现子类的 subscribeActual(observer) 方法
            subscribeActual(observer);
        } catch (
            ...
        }
    }

从上面代码可以看出，订阅过程，即调用Observable的 subscribe（...） 的过程，其实就是直接调用了其实现类的 subscribeActual(observer) 方法（该方法在 Observable 中是个抽象方法）。以后我们遇到这个方法，就直接去 Observable 的实现类中找即可，就不会乱了。

一些熟悉RxJava的朋友可能会说，有时候我们通过 subscribe（...） 订阅的并不是Observer对象,而是consumer对象，有各种重载。如下：

Rxjava2.x源码解析（一）: 订阅流程

当你传入的是Consumer的时候，不管你传递了几个参数，最终都会代用到以下方法，那些你没传递的 onError或者 onComplete 回调等等，会自动使用默认创建的值。

public final Disposable subscribe(Consumer<? super T> onNext, Consumer<? super Throwable> onError,
            Action onComplete, Consumer<? super Disposable> onSubscribe) {
        ObjectHelper.requireNonNull(onNext, "onNext is null");
        ObjectHelper.requireNonNull(onError, "onError is null");
        ObjectHelper.requireNonNull(onComplete, "onComplete is null");
        ObjectHelper.requireNonNull(onSubscribe, "onSubscribe is null");

        // 最终都会封装成一个 LambdaObserver，并作为参数传入subscribe(...)方法中
        LambdaObserver<T> ls = new LambdaObserver<T>(onNext, onError, onComplete, onSubscribe);

        subscribe(ls);

        return ls;
    }

可以看出，这里最终还是将这些 Consumer 对象包装在了一个 LambdaObserver 类型的变量中，然后又调用了 subscribe(...) 方法，将其作为变量传入，之后的分析，就跟上面是一样的了。

订阅方法讲完了，我们也知道最终调用到了 Observable 的实现类的 subscribeActual(...) 方法。那接下来肯定就是要弄懂在这个方中做了什么事。我们例子中是使用 Observable.create(...) 方法创建的 observable：

// 上游 observable
        Observable<Integer> observable = Observable.create(new ObservableOnSubscribe<Integer>() {
            @Override
            public void subscribe(ObservableEmitter<Integer> emitter) throws Exception {
                Log.d(TAG, "subscribe: ");
                emitter.onNext(1);
                emitter.onNext(2);
                emitter.onComplete();
            }
        });

其中， Observable.create(...） 方法的实现是这样的：

public static <T> Observable<T> create(ObservableOnSubscribe<T> source) {
        ObjectHelper.requireNonNull(source, "source is null");
        return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableCreate<T>(source));
    }

我们传进去了一个实现了 ObservableOnSubscribe 接口的匿名内部类，该接口类也很简单，就定义了一个 void subscribe(@NonNull ObservableEmitter<T> emitter) throws Exception 抽象方法。

然后我们将传进来的source(刚刚提到的匿名内部类ObservableOnSubscribe)封装进一个 ObservableCreate 对象中，又传进了 RxJavaPlugins.onAssembly(...) 中，这个RxJavaPlugins类刚才我们说过，其实就是一个hook类，暂时直接忽略，一般就是直接把传进来的参数返回了（不放心的话可以自己点进去，以后遇到该方法不再赘述）。

也就是说 Observable.create(...） 方法最终创建了一个 ObservableCreate 对象。注意，该对象是 Observable 抽象类的具体实现类。

特别注意！

重要事情说三遍。我们这里通过 create(...) 方法创建的 Observable 的具体实现子类是 ObservableCreate 。该子类的命名是有规律可言的。我在分析源码的时候有时候就想，这么多看起来名字都一样的类，RxJava的开发者本人不会懵逼吗？作为一个用户量这么大的库，肯定各种都有讲究，肯定有贵了。嗯。规律就是生成的子类的命名方法为 “Observable+创建该类的方法名” ，即：在创建该类的方法名称前面加上个Observable，以此来作为新的类的名称。

不信？

我们还可以通过 Observable.just(...) 这种方式来创建Observable，点进去看看具体子类名字是啥：

Rxjava2.x源码解析（一）: 订阅流程

其他的自己就去验证吧。

所以，我们以后遇到 Observable 开头的类名，就可以猜测它是一个 Observable 类型的变量，类名后面的部分，就是创建该变量的方法（确保严谨，倒推可能不成立，要仔细确认）。

同样的，各种 Observer 的实现类也是类似，只不过各种它们是把创建的方法放在了前面，然后以 Observer 结尾而已，这点之后遇到的时候会再提及。

回到刚才讲的。我们通过create(...)方法，创建出来的是 ObservableCreate ，它是个Observable，那我们就直接看它的 subscribeActual(...) 方法究竟做了什么：

protected void subscribeActual(Observer<? super T> observer) {
        CreateEmitter<T> parent = new CreateEmitter<T>(observer);
        // 首先调用下游 observer 的 onSubscribe方法
        observer.onSubscribe(parent);

        try {
            source.subscribe(parent);
        } catch (Throwable ex) {
            Exceptions.throwIfFatal(ex);
            parent.onError(ex);
        }
    }

首先，将 observer 包装进 CreateEmitter 对象中。

然后立即调用 Observer 的 onSubscribe(parent) 方法，表示订阅过程完成。（当我们通过 subscribe(...) 进行订阅的时候,会立即调用下游Observer 的 onSubscribe(...) 方法。通过查看其它实现类，可以总结出该结论）。

这里，会将我们的封装类 CreateEmitter 作为参数传进 onSubscribe(...) 方法中。

之后，又在代码 source.subscribe(parent) 中将其作为参数传递。这里的source，是源的意思，其实也就是上游。此例子中具体指我们传入 Observable.create(...) 中的 ObservableOnSubscribe 类型的匿名内部类。

而我们已经实现了该抽象方法：

// 上游 observable
        Observable<Integer> observable = Observable.create(new ObservableOnSubscribe<Integer>() {
            @Override
            public void subscribe(ObservableEmitter<Integer> emitter) throws Exception {
                Log.d(TAG, "subscribe: ");
                emitter.onNext(1);
                emitter.onNext(2);
                emitter.onComplete();
            }
        });

我们之后就是调用的传进来的 ObservableEmitter 的 onNext/onError/OnComplete 来发送事件的。等等，我们创建的时候不是传进来的是 CreateEmitter 吗，怎么又变成了 ObservableEmitter ？其实， CreateEmitter 是ObservableCreate的一个 static final 类型的内部类，并且实现了 ObservableEmitter 接口。因为是由 create 方法创建的，所以这样命名咯，同时，又作为内部类定义在 ObservableCreate 中，这样，用到的时候是不是就不那么凌乱啦？

到这里，我们知道了会通过回调 emitter 的各种方法来发送事件，这些事件又是怎么被observer 正确接收并处理的呢？

我们继续回到 ObservableCreate 的 subscribeActual(...) 方法：

protected void subscribeActual(Observer<? super T> observer) {
        CreateEmitter<T> parent = new CreateEmitter<T>(observer);
        observer.onSubscribe(parent);

        try {
            source.subscribe(parent);
        } catch (Throwable ex) {
            Exceptions.throwIfFatal(ex);
            parent.onError(ex);
        }
    }

我们发送事件，最终调用的其实是 parent（即 CreateEmitter）中的相应方法，而 CreateEmitter 里又封装了 observer。我们到 CreateEmitter 这个类的源码中，看看发送事件的时候，都干嘛了：

static final class CreateEmitter<T>
    extends AtomicReference<Disposable>
    implements ObservableEmitter<T>, Disposable {

        private static final long serialVersionUID = -3434801548987643227L;

        final Observer<? super T> observer;

        CreateEmitter(Observer<? super T> observer) {
            this.observer = observer;
        }

        @Override
        public void onNext(T t) {
            if (t == null) {
                onError(new NullPointerException("onNext called with null. Null values are generally not allowed in 2.x operators and sources."));
                return;
            }
            if (!isDisposed()) {
                observer.onNext(t);
            }
        }

        @Override
        public void onError(Throwable t) {
            if (!tryOnError(t)) {
                RxJavaPlugins.onError(t);
            }
        }

        @Override
        public boolean tryOnError(Throwable t) {
            if (t == null) {
                t = new NullPointerException("onError called with null. Null values are generally not allowed in 2.x operators and sources.");
            }
            if (!isDisposed()) {
                try {
                    observer.onError(t);
                } finally {
                    dispose();
                }
                return true;
            }
            return false;
        }

        @Override
        public void onComplete() {
            if (!isDisposed()) {
                try {
                    observer.onComplete();
                } finally {
                    dispose();
                }
            }
        }

        @Override
        public void setDisposable(Disposable d) {
            DisposableHelper.set(this, d);
        }

        @Override
        public void setCancellable(Cancellable c) {
            setDisposable(new CancellableDisposable(c));
        }

        @Override
        public ObservableEmitter<T> serialize() {
        // 这里返回了一个 SerializedEmitter，并传入 this，也就是 CreateEmitter 对象
            return new SerializedEmitter<T>(this);
        }

        @Override
        public void dispose() {
            DisposableHelper.dispose(this);
        }

        @Override
        public boolean isDisposed() {
            // 这里判断，是否已经处于 disposed 状态，
            // 注意 get() 是定义在 AtomicReference 中的方法
            return DisposableHelper.isDisposed(get());
        }

        @Override
        public String toString() {
            return String.format("%s{%s}", getClass().getSimpleName(), super.toString());
        }
    }

这里的代码也是比较简单的，就是将发送的事件中的参数直接传递给 observer 中的相应方法。只不过中间多了背压的判断（该类实现了Disposable 接口）。同时注意，该类还是 AtomicReference 的子类，可以实现原子操作。并且在覆写的 ObservableEmitter 的 serialize() 接口中创建并返回了一个 SerializedEmitter ，这些都是跟线程安全以及背压相关的，不是本文的重点。

还有一点，需要大家注意，从 RxJava2.x 开始，已经不允许向 onNext/onError 中传 null 值，否则会报空指针，这点在上面的源码中也能看到。这就会对封装网络请求的时候产生影响，比如请求 验证验证码 接口成功，但是后台返回的 result 字段为 null，我们此时可能仍然想要它调用 onNext 方法去执行成功的回调。那这就需要额外的处理了。网上也有一些解决方案，但是总觉得不够优雅，有大佬有比较好的建议，也可以指点下。

好啦，本篇文章就写到这里，带大家完成了订阅、事件的发送及处理的整个流程。

关于线程切换的内容，放在下一篇文章中讲。毕竟，不谈线程切换，谈什么 RxJava源码分析，哈哈。

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