iOS ReactiveCocoa学习笔记(2)：底层探究

参考资料：《RAC基础：信号和订阅者模式》、《可变的热信号 RACSubject》

本文知识点：探究 RACSignal 及 RACSubject 的底层实现。RACSubject 及其子类（RACBehaviorSubject 、RACReplaySubject）的使用场景。冷热信号。

1. RACSignal

所有的信号（RACSignal）都可以进行操作处理，因为所有操作方法都定义在RACStream.h中，因此只要继承RACStream就有了操作处理方法。

1.1 底层实现概述

  1. 创建信号，首先把didSubscribe保存到信号中，还不会触发。
  2. 当信号被订阅，也就是调用signal的subscribeNext:nextBlock
    • subscribeNext内部会创建订阅者subscriber，并且把nextBlock保存到subscriber中。
    • subscribeNext内部会调用signal的didSubscribe
  3. signal的didSubscribe中调用[subscriber sendNext:@1];
    • sendNext底层其实就是执行subscriber的nextBlock

1.2 逐步分析

1> RACSignal的创建

RACSignal通过子类[RACDynamicSignal createSignal:]方法获得Signal，并将didSubscribe这个block保存在Signal中，先不触发。

<RACSignal.m>
+ (RACSignal *)createSignal:(RACDisposable * (^)(id<RACSubscriber> subscriber))didSubscribe {
    return [RACDynamicSignal createSignal:didSubscribe];
}
<RACDynamicSignal.m>
+ (RACSignal *)createSignal:(RACDisposable * (^)(id<RACSubscriber> subscriber))didSubscribe {
    RACDynamicSignal *signal = [[self alloc] init];
    
    //将didSubscribe这个block保存在signal中
    signal->_didSubscribe = [didSubscribe copy];
    return [signal setNameWithFormat:@"+createSignal:"];
}

2> subscriber的创建

当信号被订阅，signal通过调用subscribeNext方法生成subscriber，并将next、error、completed block保存在subscriber中

  • 注意：subscriber方法返回值为RACDisposable * ，如果在发出信号之前就取消订阅([disposable dispose])就无法发出信号。
<RACSignal.m>
//当信号被订阅(sendNext:..)，内部调用subscribeNext:方法
- (RACDisposable *)subscribeNext:(void (^)(id x))nextBlock {
    NSCParameterAssert(nextBlock != NULL);
    //signal通过调用subscribeNext方法生成subscriber，并将next、error、completed block保存在subscriber中
    RACSubscriber *o = [RACSubscriber subscriberWithNext:nextBlock error:NULL completed:NULL];
    return [self subscribe:o];
}
<RACSubscriber.m>
+ (instancetype)subscriberWithNext:(void (^)(id x))next error:(void (^)(NSError *error))error completed:(void (^)(void))completed {
    RACSubscriber *subscriber = [[self alloc] init];
    subscriber->_next = [next copy];
    subscriber->_error = [error copy];
    subscriber->_completed = [completed copy];
    return subscriber;
}

3> 进行订阅subscribe

创建subscriber之后调用signal的subscribe方法，并将创建的subscriber作为参数。
这一步会生成RACCompoundDisposable和RACPassthroughSubscriber对象。

  • RACCompoundDisposable：RACDisposable的子类，可以加入多个RACDisposable对象。当RACCompoundDisposable对象被dispose的时候，会dispose容器内的所有RACDisposable对象。
  • RACPassthroughSubscriber：分别保存对RACSignal，RACSubscriber，RACCompoundDisposable的引用。通过RACPassthroughSubscriber对象来转发给真正的Subscriber。
<RACDynamicSignal.m>
- (RACDisposable *)subscribe:(id<RACSubscriber>)subscriber {
    NSCParameterAssert(subscriber != nil);
        
        //RACDisposable的子类，可以加入多个RACDisposable对象。
        //当RACCompoundDisposable对象被dispose的时候，会dispose容器内的所有RACDisposable对象。
    RACCompoundDisposable *disposable = [RACCompoundDisposable compoundDisposable];
        //分别保存对RACSignal，RACSubscriber，RACCompoundDisposable的引用。
        //通过RACPassthroughSubscriber对象来转发给真正的Subscriber。
    subscriber = [[RACPassthroughSubscriber alloc] initWithSubscriber:subscriber signal:self disposable:disposable];
        if (self.didSubscribe != NULL) {
         RACDisposable *schedulingDisposable = [RACScheduler.subscriptionScheduler schedule:^{
             RACDisposable *innerDisposable = self.didSubscribe(subscriber);
             [disposable addDisposable:innerDisposable];
         }];
         [disposable addDisposable:schedulingDisposable];
     }
    return disposable;
}

4> 执行didSubscribe block

RACSignal通过RACScheduler.subscriptionScheduler来执行闭包，didSubscribe真正被调用的的位置就是上一步的RACDisposable *innerDisposable = self.didSubscribe(subscriber);

- (RACDisposable *)schedule:(void (^)(void))block {
     NSCParameterAssert(block != NULL);
     if (RACScheduler.currentScheduler == nil) return [self.backgroundScheduler schedule:block];
     block();
     return nil;
}

5> 调用sendNext、sendError、sendCompleted

进入didSubscribe闭包后，调用sendNext:、sendError:、sendCompleted。由于第三步中将subscriber替换为RACPassthroughSubscriber对象，真正的subscriber被存储在RACPassthroughSubscriber对象中，即innerSubscriber，所以这一步的各种send方法其实是一个转发过程。

<RACPassthroughSubscriber.m>
- (void)sendNext:(id)value {
    if (self.disposable.disposed) return;
    if (RACSIGNAL_NEXT_ENABLED()) {
        RACSIGNAL_NEXT(cleanedSignalDescription(self.signal), cleanedDTraceString(self.innerSubscriber.description), cleanedDTraceString([value description]));
    }
    [self.innerSubscriber sendNext:value];
}
- (void)sendError:(NSError *)error {
    if (self.disposable.disposed) return;
    if (RACSIGNAL_ERROR_ENABLED()) {
        RACSIGNAL_ERROR(cleanedSignalDescription(self.signal), cleanedDTraceString(self.innerSubscriber.description), cleanedDTraceString(error.description));
    }
    [self.innerSubscriber sendError:error];
}
- (void)sendCompleted {
    if (self.disposable.disposed) return;
    if (RACSIGNAL_COMPLETED_ENABLED()) {
        RACSIGNAL_COMPLETED(cleanedSignalDescription(self.signal), cleanedDTraceString(self.innerSubscriber.description));
    }
    [self.innerSubscriber sendCompleted];
}

6> 执行next、error、completed闭包

通过调用innerSubscriber的sendNext:、sendError、和sendCompleted方法执行真正的subscriber中的next、error 、completed闭包。

<RACSubscriber.m>
- (void)sendNext:(id)value {
    @synchronized (self) {
        void (^nextBlock)(id) = [self.next copy];
        if (nextBlock == nil) return;
        nextBlock(value);
    }
}
- (void)sendError:(NSError *)e {
    @synchronized (self) {
        void (^errorBlock)(NSError *) = [self.error copy];
        [self.disposable dispose];
        if (errorBlock == nil) return;
        errorBlock(e);
    }
}
- (void)sendCompleted {
    @synchronized (self) {
        void (^completedBlock)(void) = [self.completed copy];
        [self.disposable dispose];
        if (completedBlock == nil) return;
        completedBlock();
    }
}

简单来说，过程就是：
(1) 通过createSignal生成信号
(2) 通过subscribeNext确定信号内容到来时的处理方式
(3) didSubscribe block块中异步处理完毕之后，进行sendNext、sendError和sendCompleted自动处理next、error、complete。

举个例子，我们发送网络请求，希望在出错的时候，能给用户提示，那么首先，创建信号的时候，在网络请求失败的回调中，我们要[subscriber sendError:netError],也就是发送错误事件。然后再订阅错误事件，也就是subscriberError:...这样就完成了错误信号的订阅。
complete事件比较特殊，它有终止订阅关系的意味，我们先大致了解一下RACDispoable对象吧，我们知道，订阅关系需要有终止的时候，比如，在tableViewCell的复用的时候，cell会订阅model类产生一个信号，但是当cell被复用的时候，如果不把之前的订阅关系取消掉，就会出现同时订阅了2个model的情况。我们可以发现，subscribeNext、subscribeError、subscribeComplete事件返回的都是RACDisopable对象，当我们希望终止订阅的时候，调用［RACDisposable dispose］就可以了。complete也是这个原理。

2. RACSubject

底层实现和 RACSignal 不一样，是信号提供者，自己可以充当信号，又能发送信号。

可以将 RACSubject 理解为一个可以订阅的主题，我们在订阅主题之后，向主题发送新的消息时，所有的订阅者都会接收到最新的消息。

2.1 底层实现概述

《可变的热信号 RACSubject》

2.2 RACSubject

RACSubject不关心历史值，错过就错过了。
使用场景:通常用来代替代理，有了它，就不必要定义代理了。

  1. 调用subscribeNext订阅信号，只是把订阅者和 nextBlock保存起来。
  2. 调用sendNext发送信号，遍历刚刚保存的所有订阅者，一个一个调用订阅者的nextBlock。
  • 订阅信号 - (RACDisposable *)subscribeNext:(void (^)(id x))nextBlock
  • 发送信号 sendNext:(id)value
RACSubject *subject = [RACSubject subject];
//还没有订阅，发送信号不作处理
[subject sendNext:@"ooo"];
//调用subscribeNext订阅信号，只是把订阅者保存起来
[subject subscribeNext:^(id  _Nullable x) {
    NSLog(@"订阅者1%@",x);
}];
//发送信号，遍历刚刚保存的所有订阅者，一个一个调用订阅者的nextBlock。
[subject sendNext:@"aaa"];
    
[subject subscribeNext:^(id  _Nullable x) {
    NSLog(@"订阅者2%@",x);
}];
    
[subject sendNext:@"bbb"];

Output:
2018-04-03 13:39:43.680110+0800 Demo[5748:334998] 订阅者1aaa
2018-04-03 13:39:43.680316+0800 Demo[5748:334998] 订阅者1bbb
2018-04-03 13:39:43.680489+0800 Demo[5748:334998] 订阅者2bbb

2.2.1 使用场景：代替代理

//  ViewController.m
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.view.bgColor(@"gray");
    MView *view = [MView new];
    view.bgColor(@"white");
    view.addTo(self.view).makeCons(^{
        make.center.equal.superview.constants(0);
        make.width.equal.constants(300);
        make.height.equal.constants(500);
    });
    
    [view.delegateSignal subscribeNext:^(id  _Nullable x) {
        NSLog(@"received: %@",x);
    }];
}

//  MView.h
@interface MView : UIView
@property (nonatomic, strong) RACSubject *delegateSignal;
@end

//  MView.m
@implementation MView

- (instancetype)initWithFrame:(CGRect)frame {
    if (self = [super initWithFrame:frame]) {
        @weakify(self);
        Button.str(@"click").color(@"red").addTo(self).makeCons(^{
            make.center.equal.superview.constants(0);
        }).onClick(^{
            @strongify(self);
            [self.delegateSignal sendNext:@"clicked"];
        });
    }
    return self;
}

- (RACSubject *)delegateSignal {
    if (!_delegateSignal) {
        _delegateSignal = [RACSubject subject];
    }
    return _delegateSignal;
}
@end

2.3 RACBehaviorSubject

在订阅时会向最新的订阅者发送最近的（上一条）消息。

它在内部会保存一个 currentValue 对象，也就是最后一次发送的消息：

@interface RACBehaviorSubject ()
@property (nonatomic, strong) id currentValue;
@end

在每次执行 -sendNext: 时，都会对 RACBehaviorSubject 中保存的 currentValue 进行更新，并使用父类的 -sendNext: 方法，向所有的订阅者发送最新的消息。

RACBehaviorSubject *subject = [RACBehaviorSubject subject];
[subject subscribeNext:^(id  _Nullable x) {
    NSLog(@"1st Sub: %@", x);
}];
[subject sendNext:@1];
    
[subject subscribeNext:^(id  _Nullable x) {
    NSLog(@"2nd Sub: %@", x);
}];
[subject sendNext:@2];

[subject subscribeNext:^(id  _Nullable x) {
    NSLog(@"3rd Sub: %@", x);
}];
[subject sendNext:@3];
    
[subject subscribeNext:^(id  _Nullable x) {
    NSLog(@"4th Sub: %@", x);
}];
[subject sendNext:@4];
[subject sendCompleted];

Output：
2019-06-12 16:04:57.586368+0800 RacDemo[5865:1933277] 1st Sub: (null) //向最新的订阅者发送上一条消息，可以通过 +behaviorSubjectWithDefaultValue:方法设置默认值
2019-06-12 16:04:57.586502+0800 RacDemo[5865:1933277] 1st Sub: 1
2019-06-12 16:04:57.586543+0800 RacDemo[5865:1933277] 2nd Sub: 1 //向最新的订阅者发送上一条消息
2019-06-12 16:04:57.586566+0800 RacDemo[5865:1933277] 1st Sub: 2
2019-06-12 16:04:57.586581+0800 RacDemo[5865:1933277] 2nd Sub: 2
2019-06-12 16:04:57.586622+0800 RacDemo[5865:1933277] 3rd Sub: 2 //向最新的订阅者发送上一条消息
2019-06-12 16:04:57.586669+0800 RacDemo[5865:1933277] 1st Sub: 3
2019-06-12 16:04:57.586684+0800 RacDemo[5865:1933277] 2nd Sub: 3
2019-06-12 16:04:57.586697+0800 RacDemo[5865:1933277] 3rd Sub: 3
2019-06-12 16:04:57.586754+0800 RacDemo[5865:1933277] 4th Sub: 3 //向最新的订阅者发送上一条消息
2019-06-12 16:04:57.586771+0800 RacDemo[5865:1933277] 1st Sub: 4
2019-06-12 16:04:57.586784+0800 RacDemo[5865:1933277] 2nd Sub: 4
2019-06-12 16:04:57.586797+0800 RacDemo[5865:1933277] 3rd Sub: 4
2019-06-12 16:04:57.586810+0800 RacDemo[5865:1933277] 4th Sub: 4

在每次订阅者订阅 RACBehaviorSubject 之后，都会向该订阅者发送最新的消息，这也就是 RACBehaviorSubject 最重要的行为。
RACBehaviorSubject 有一个用于创建包含默认值的类方法 +behaviorSubjectWithDefaultValue:，如果将上面的第一行代码改成：

RACBehaviorSubject *subject = [RACBehaviorSubject behaviorSubjectWithDefaultValue:@0];

那么在第一个订阅者刚订阅 RACBehaviorSubject 时就会收到 @0 对象。

2.4 RACReplaySubject

在订阅之后可以重新发送之前的所有消息序列。
可以先订阅信号，也可以先发送信号。

RACReplaySubject 相当于一个自带 buffer 的 RACBehaviorSubject，它可以在每次有新的订阅者订阅之后发送之前的全部消息。

@interface RACReplaySubject ()
@property (nonatomic, assign, readonly) NSUInteger capacity;
@property (nonatomic, strong, readonly) NSMutableArray *valuesReceived;
@end

实现的方式是通过持有一个 valuesReceived 的数组和能够存储的对象的上限 capacity，默认值为：

const NSUInteger RACReplaySubjectUnlimitedCapacity = NSUIntegerMax;

当然你可以用 +replaySubjectWithCapacity: 初始化一个其它大小的 RACReplaySubject 对象:

+ (instancetype)replaySubjectWithCapacity:(NSUInteger)capacity {
    return [(RACReplaySubject *)[self alloc] initWithCapacity:capacity];
}

- (instancetype)initWithCapacity:(NSUInteger)capacity {
    self = [super init];
    
    _capacity = capacity;
    _valuesReceived = (capacity == RACReplaySubjectUnlimitedCapacity ? [NSMutableArray array] : [NSMutableArray arrayWithCapacity:capacity]);
    
    return self;
}

使用时：

  1. 调用sendNext发送信号，把值保存起来，然后遍历刚刚保存的所有订阅者，一个一个调用订阅者的nextBlock。
  2. 调用subscribeNext订阅信号，遍历保存的所有值，一个一个调用订阅者的nextBlock
RACReplaySubject *subject = [RACReplaySubject subject];
[subject subscribeNext:^(id x) { //遍历保存的所有值，一个一个调用订阅者的nextBlock
    NSLog(@"%@",x);
}];
[subject sendNext:@1];  //把值保存起来，然后遍历刚刚保存的所有订阅者，一个一个调用订阅者的nextBlock。
    
[subject subscribeNext:^(id x) { //遍历保存的所有值，一个一个调用订阅者的nextBlock
    NSLog(@"%@",x);
}];
    
[subject sendNext:@2]; //把值保存起来，然后遍历刚刚保存的所有订阅者，一个一个调用订阅者的nextBlock。
    
[subject subscribeNext:^(id x) { //遍历保存的所有值，一个一个调用订阅者的nextBlock
    NSLog(@"%@",x);
}];


Output:
2018-04-03 14:07:39.578714+0800 Demo[6362:362707] 1
2018-04-03 14:07:39.579439+0800 Demo[6362:362707] 1
2018-04-03 14:07:39.579744+0800 Demo[6362:362707] 2
2018-04-03 14:07:39.579947+0800 Demo[6362:362707] 2
2018-04-03 14:07:39.580170+0800 Demo[6362:362707] 1
2018-04-03 14:07:39.580351+0800 Demo[6362:362707] 2

如果想当一个信号被订阅，就重复播放之前所有值，需要先发送信号，在订阅信号。也就是先保存值，再订阅值。

2.5 RACReplaySubject与RACSubject区别

  • RACReplaySubject可以先发送信号，在订阅信号，RACSubject就不可以。
  • 使用场景一：如果一个信号每被订阅一次，就需要把之前的值重复发送一遍，使用RACReplaySubject。
  • 使用场景二：可以设置capacity数量来限制缓存的value的数量,即只缓充最新的几个值。

3. 冷热信号

冷信号 RACSignal、热信号RACSubject

  • Hot Observable可以有多个订阅者，是一对多，集合可以与订阅者共享信息；
    Cold Observable只能一对一，当有不同的订阅者，消息是重新完整发送。
  • Hot Observable是主动的，它会在任意时间发出通知，与订阅者的订阅时间无关；
    Cold Observable是被动的，只会在被订阅时向订阅者发送通知。

也就是说冷信号所有的订阅者会在订阅时收到完全相同的序列；而订阅热信号之后，只会收到在订阅之后发出的序列。

热信号的订阅者能否收到消息取决于订阅的时间。

热信号在我们生活中有很多的例子，比如订阅杂志时并不会把之前所有的期刊都送到我们手中，只会接收到订阅之后的期刊；而对于冷信号的话，举一个不恰当的例子，每一年的高考考生在『订阅』高考之后，收到往年所有的试卷，并在高考之后会取消订阅。

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