ReactiveCocoa 与信号
RAC
将原有的各种设计模式,包括代理、Target-Action
、通知中心以观察者模式各种各种『输入』,都抽象成信号(也可以理解为状态流)让单一的组件能够对自己的响应动作进行控制,简化了视图控制器的负担。
在 RAC
中最重要的信号,也就是 RACSignal
对象是这一篇文章的核心,文章主要会介绍下面的代码片段:
1 | RACSignal *signal = [RACSignal createSignal:^RACDisposable * _Nullable(id<RACSubscriber> _Nonnull subscriber) { |
在上述代码执行时,会在控制台中打印出以下内容:
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代码片段基本都是围绕 RACSignal
类进行的,接下来主要分成以下几点来展开:
- 简单了解
RACSignal
- 信号的创建
- 信号的订阅与发送
- 订阅的回收过程
RACSignal 简介
RACSignal
其实是抽象类 RACStream
的子类,在整个 RAC
工程中有另一个类 RACSequence
也继承自抽象类 RACStream
:
RACSignal
是 RAC
的核心,他可以简单理解为一连串的状态:
在状态改变时,对应的订阅者 RACSubscriber 就会收到通知执行相应的指令,在 RAC
的世界中所有的消息都是通过信号的方式来传递的,原有的设计模式都会简化为一种模型。
RACStream
RACStream
作为抽象类本身不提供方法的实现,其实现内部原生提供的而方法都是抽象方法,会在调用时直接抛出异常:
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上面的这些抽象方法都需要子类覆写,不过 RACStream
在 Operations
分类中使用上面的抽象方法提供了丰富的内容,比如说 -flattenMap:
方法:
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其他方法比如 -skip:
、-take:
、-ignore:
等等实例方法都构建在这些抽象方法之上,只要子类覆写了所有抽象方法就能自动获得所有的 Operation
分类中的方法。
RACSignal 细说
RAC
框架借鉴了很多平台的概念,就比如 RACStream
的抽象方法 +return:
和 -bind:
首先我们来看一下 +return:
方法:
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改方法接受一个 NSObject
对象,并返回一个 RACSignal
的实例,它会将一个 Foundation
世界的对象 NSObject
转换成 RAC
中的 RACSignal
而 RACReturnSignal
也仅仅是把 NSObject
对象包装一下,并没有做什么复杂的事情:
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但是 -bind:
方法的实现相比之下就十分复杂了:
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上面对 bind 方法进行一些省略,省掉了对 RACDisposable 的处理。
-bind:
方法会在原信号每次发出消息时,都执行 RACSignalBindBlock
对原有的信号中的消息进行变换,生成一个新的信号:
在原有的 RACSignal 对象上调用 -bind:方法传入 RACSignalBindBlock,图示中的右侧就是具体的执行过程,原信号在变换之后变成了新的蓝色的 RACSignal 对象。
RACSignalBindBlock
可以简单理解为一个接受 NSObject
对象返回 RACSignal
对象的函数:
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其函数签名可以理解为 id -> RACSignal
,然而这种函数是无法直接对 RACSignal
对象进行变换的;不过通过 -bind:
方法就可以使用这种函数操作 RACSignal
,其实现如下:
- 将
RACSignal
对象『解包』出NSObject
对象; - 将
NSObject
传入RACSignalBindBlock
返回RACSignal
。
如果不考虑 RACSignal
会发出错误或者完成信号时,-bind:
可以简化为下面简单的形式:
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调用 -subscribeNext:
方法订阅当前信号,将信号中的状态解包,然后将原信号中的状态传入 bindingBlock
中并订阅返回的新的信号,将生成的新状态 x
传回原信号的订阅者。
这里通过两个简单的例子来了解 -bind:
方法的作用:
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上面的代码直接使用了 +return:
方法将 value
打包成了 RACSignal *
对象:
在 BindSignal 中的每一个数字其实都是由一个 RACSignal 包裹的,这里没有画出,在下一个例子中,可以清晰的看到他们的区别。
上图简要展示了变化前后的信号中包含的状态,在运行上述代码时,会在终端中打印出:
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这是一个最简单的例子,直接使用 -return:
打包 NSObject
返回一个 RACSignal
,接下来用一个更复杂的例子来帮助我们更好的了解 -bind:
方法:
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下图相比上面例子中的图片更能精确的表现出 -bind:
方法都做了什么:
信号中原有的状态经过 -bind:
方法中传入 RACSignalBindBlock
的处理实际上返回了多个 RACSignal
。
在源代码的注释中清楚地写出了方法的实现过程:
- 订阅原信号中的值;
- 将原信号发出的值传入
RACSignalBindBlock
进行转换; - 如果
RACSignalBindBlock
返回一个信号,就会订阅该信号并将信号中的所有值传给订阅者subscriber
; - 如果
RACSignalBindBlock
请求终止信号就会向原信号发出-sendCompleted
消息; - 当所有信号都完成时,会向订阅者发送
-sendCompleted
; - 无论何时,如果信号发出错误,都会向订阅者发送
-sendError:
消息。
信号的创建
信号的创建过程十分简单,-createSignal:
是推荐的创建信号的方法,方法其实只做了一次转发:
1 | + (RACSignal *)createSignal:(RACDisposable * (^)(id<RACSubscriber> subscriber))didSubscribe { |
改方法其实只是创建了一个 RACDynamicSignal
实例并保存了传入的 didSubscribe
代码块,在每次有订阅者订阅当前信号时,都会执行一遍,向订阅者发送消息。
RACSignal 类簇
虽然 -createSignal:
的方法签名上返回的是 RACSignal
对象的实例,但是实际上这里返回的是 RACDynamicSignal
,也就是 RACSignal
的子类;同样,在 ReactiveCocoa
中也有很多其他的 RACSignal
子类。
使用类簇的方式设计的 RACSignal
在创建实例时可能会返回 RACDynamicSignal
、RACEmptySignal
、RACErrorSignal
和 RACReturnSignal
对象:
其实这几种子类并没有对原有的 RACSignal
做出太大的改变,它们的创建过程也不是特别复杂,只需要调用 RACSignal
不同的类方法:
RACSignal
只是起到了一个代理的作用,最后的实现过程还是会指向对应的子类:
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以 RACReturnSignal
的创建过程为例:
1 | + (RACSignal *)return:(id)value { |
这个信号的创建过程和 RACDynamicSignal
的初始化过程一样,都非常简单;只是将传入的 value
简单保存一下,在有其他订阅者 -subscribe:
时,向订阅者发送 value:
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RACEmptySignal
和 RACErrorSignal
的创建过程也异常的简单,只是对传入的数据进行简单的存储,然后在订阅时发送出来:
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这两个创建过程的唯一区别就是一个发送的是『空值』,另一个是 NSError
对象。
信号的订阅与信息的发送
ReactiveCocoa
中信号的订阅与信息的发送过程主要是由 RACSubscriber
类来处理的,而这也是信号的处理过程中最重要的一部分,这一小节会先分析整个工作流程,之后会深入代码的实现。
在信号创建之后调用 -subscribeNext:
方法返回一个 RACDisposable
,然而这不是这一流程关心的重点,在订阅过程中生成了一个 RACSubscriber
对象,向这个对象发送消息 -sendNext:
时,就会向所有的订阅者发送消息。
信号的订阅
信号的订阅与 -subscribe:
开头的一系列方法有关:
订阅者可以选择自己想要感兴趣的信息类型 next/error/completed
进行关注,并在对应的信息发生时调用 block
进行处理回调。
所有的方法其实只是对 nextBlock
、completedBlock
以及 errorBlock
的组合,这里以其中最长的 -subscribeNext:error:completed:
方法的实现为例(也只需要介绍这一个方法):
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拿到了传入的 block
之后,使用 +subscriberWithNext:error:completed:
初始化一个 RACSubscriber
对象的实例:
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在拿到这个对象之后,调用 RACSignal
的 -subscribe:
方法传入订阅者对象:
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RACSignal
类中其实并没有实现这个实例方法,需要在上文提到的四个子类对这个方法进行覆写,这里仅分析 RACDynamicSignal
中的方法:
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RACPassthroughSubscriber
就像它的名字一样,只是对上面创建的订阅者对象进行简单的包装,将所有的消息转发给内部的 innerSubscriber
,也就是传入的 RACSubscriber
对象:
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如果直接简化 -subscribe:
方法的实现,你可以看到一个看起来极为敷衍的代码:
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方法只是执行了在创建信号时传入的 RACSignalBindBlock
:
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总而言之,信号的订阅过程就是初始化 RACSubscriber
对象,然后执行 didSubscribe
代码块的过程。
信息的发送
在 RACSignalBindBlock
中,订阅者可以根据自己的兴趣选择自己想要订阅哪种消息;我们也可以按需发送三种消息:
而现在只需要简单看一下这三个方法的实现,就能够明白信息的发送过程了(真是没啥好说的,不过为了凑字数完整性):
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-sendNext:
只是将方法传入的值传入 nextBlock
再调用一次,并没有什么值得去分析的地方,而剩下的两个方法实现也差不多,会调用对应的 block
,在这里就省略了。
订阅的回收过程
在创建信号时,我们向 -createSignal:
方法中传入了 didSubscribe
信号,这个 block
在执行结束时会返回一个 RACDisposable
对象,用于在订阅结束时进行必要的清理,同样也可以用于取消因为订阅创建的正在执行的任务。
而处理这些事情的核心类就是 RACDisposable
以及它的子类:
RACDisposable
在继续分析讨论订阅的回收过程之前,笔者想先对 RACDisposable
进行简要的剖析和介绍:
类 RACDisposable
是以 _disposeBlock
为核心进行组织的,几乎所有的方法以及属性其实都是对 _disposeBlock
进行的操作。
关于 _disposeBlock
中的 self
_disposeBlock
是一个私有的指针变量,当 void (^)(void)
类型的 block
被传入之后都会转换成 CoreFoundation 中的类型并以 void *
的形式存入 _disposeBlock
中:
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奇怪的是,_disposeBlock
中不止会存储代码块 block
,还有可能存储桥接之后的 self
:
1 | - (instancetype)init { |
这里,刚开始看到可能会觉得比较奇怪,有两个疑问需要解决:
- 为什么要提供一个
-init
方法来初始化RACDisposeable
对象? - 为什么要向
_disposeBlock
中传入当前对象?
对于 RACDisposable
来说,虽然一个不包括 _disposeBlock
的对象没什么太多的意义,但是对于 RACSerialDisposable
等子类来说,却不完全是这样,因为 RACSerialDisposable
在 -dispose
时,并不需要执行 disposeBlock
,这样就浪费了内存和 CPU
时间,但是同时我们需要一个合理的方法准确的判断当前对象的 isDisposed
:
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所以,使用向 _disposableBlock
中传入 NULL
的方式来判断 isDisposed
; 在 -init
调用时传入 self
而不是 NULL
防止状态被误判,这样就在不引入其他实例变量、增加对象的设计复杂度的同时,解决了这两个问题。
-dispose: 方法的实现
这个只有不到 20 行的 方法已经是整个 RACDisposable
类中最复杂的方法了:
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但是其实它的实现也没有复杂到哪里去,从 _disposeBlock
实例变量中调用 CFBridgingRelease
取出一个 disposeBlock
,然后执行这个 block
,整个方法就结束了。
RACSerialDisposable
RACSerialDisposable
是一个用于持有 RACDisposable
的容器,它一次只能持有一个 RACDisposable
的实例,并可以原子地换出容器中保存的对象:
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线程安全的 RACSerialDisposable
使用 pthred_mutex_t
互斥锁来保证在访问关键变量时不会出现线程竞争问题。
-dispose
方法的处理也十分简单:
1 | - (void)dispose { |
使用锁保证线程安全,并在内部的 _disposable
换出之后在执行 -dispose
方法对订阅进行处理。
RACCompoundDisposable
与 RACSerialDisposable
只负责一个 RACDisposable
对象的释放不同;RACCompoundDisposable
同时负责多个 RACDisposable
对象的释放。
相比于只管理一个 RACDisposable
对象的 RACSerialDisposable
,RACCompoundDisposable
由于管理多个对象,其实现更加复杂,而且为了性能和内存占用之间的权衡,其实现方式是通过持有两个实例变量:
1 | @interface RACCompoundDisposable () { |
在对象持有的 RACDisposable
不超过 RACCompoundDisposableInlineCount
时,都会存储在 _inlineDisposables
数组中,而更多的实例都会存储在 _disposables
中:
RACCompoundDisposable
在使用 -initWithDisposables:
初始化时,会初始化两个 RACDisposable
的位置用于加速销毁订阅的过程,同时为了不浪费内存空间,在默认情况下只占用两个位置:
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如果传入的 otherDisposables
多于 RACCompoundDisposableInlineCount
,就会创建一个新的 CFMutableArrayRef
引用,并将剩余的 RACDisposable
全部传入这个数组中。
在 RACCompoundDisposable
中另一个值得注意的方法就是 -addDisposable:
1 | - (void)addDisposable:(RACDisposable *)disposable { |
在向 RACCompoundDisposable
中添加新的 RACDisposable
对象时,会先尝试在 _inlineDisposables
数组中寻找空闲的位置,如果没有找到,就会加入到 _disposables
中;但是,在添加 RACDisposable
的过程中也难免遇到当前 RACCompoundDisposable
已经 dispose
的情况,而这时就会直接 -dispose
刚刚加入的对象。
订阅的销毁过程
在了解了 ReactiveCocoa
中与订阅销毁相关的类,我们就可以继续对 -bind:
方法的分析了,之前在分析该方法时省略了 -bind:
在执行过程中是如何处理订阅的清理和销毁的,所以会省略对于正常值和错误的处理过程,首先来看一下简化后的代码:
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在简化的代码中,订阅的清理是由一个 RACCompoundDisposable
的实例负责的,向这个实例中添加 RACSerialDisposable
以及 RACDisposable
对象,并在 RACCompoundDisposable
销毁时销毁。
completeSignal
和 addSignal
两个 block
主要负责处理新创建信号的清理工作:
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先通过一个例子来看一下 -bind:
方法调用之后,订阅是如何被清理的:
1 | RACSignal *signal = [RACSignal createSignal:^RACDisposable * _Nullable(id<RACSubscriber> _Nonnull subscriber) { |
在每个订阅创建以及所有的值发送之后,订阅就会被就地销毁,调用 disposeBlock
,并从 RACCompoundDisposable
实例中移除:
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原订阅的销毁时间以及绑定信号的控制是由 SignalCount
控制的,其表示 RACCompoundDisposable
中的 RACSerialDisposable
实例的个数,在每次有新的订阅被创建时都会向 RACCompoundDisposable
加入一个新的 RACSerialDisposable
,并在订阅发送结束时从数组中移除,整个过程用图示来表示比较清晰:
紫色的 RACSerialDisposable
为原订阅创建的对象,灰色的为新信号订阅的对象。
总结
RAC
中绝大多数的方法都相当简洁,行数并不多,代码的组织方式很多,值得大家去阅读与学习。