RxJava基础操作符和高级操作符

1. 理解核心概念与基础操作

这是学习 RxJava 的基石，必须牢固掌握。

1.1 核心四要素 (The Observable Contract)

RxJava 的核心是 观察者模式 (Observer Pattern)，它定义了四个关键角色：

• Observable (被观察者/数据源): 产生数据流的源头。可以发射 多个数据项，以成功或失败结束。
• Observer (观察者/订阅者): 接收并处理 Observable 发射的数据。它定义了四个方法：

• onSubscribe(Disposable d): 订阅建立时调用，可用于取消订阅。
• onNext(T value):接收到一个数据项时调用。
• onError(Throwable e): 发生错误时调用，流终止。
• onComplete():流成功完成时调用，流终止。

• Subscription (订阅): 连接 Observable 和 Observer 的纽带。通过调用 subscribe() 方法建立。
• Disposable (可dispose的): 代表一个订阅关系，调用其 dispose() 方法可以取消订阅，停止接收 数据并释放资源。

Hello World 示例:

import io.reactivex.rxjava3.core.Observable;
import io.reactivex.rxjava3.disposables.Disposable;

public class RxJavaHelloWorld {
		public static void main(String[] args) {
			// 1. 创建 Observable (数据源)
			Observable < String > observable = Observable.just("Hello", "RxJava!");
			// 2. 创建 Observer (观察者)
			MyObserver observer = new
			MyObserver();
			// 3. 建立订阅 (Subscription)
			Disposable disposable = observable.subscribe(observer);
			// 4. (可选) 取消订阅
			// disposable.dispose();
		}

		static class MyObserver implements io.reactivex.rxjava3.core.Observer < String > {
			@Override
			public void onSubscribe(io.reactivex.rxjava3.disposables.Disposable d) {
				System.out.println("订阅建立");
			}

			@Override
			public void onNext(String s) {
				System.out.println("接收到: " +
					s);
			}

			@Override
			public void onError(Throwable e) {
				System.err.println("发生错误: " +
					e.getMessage());
			}

			@Override
			public void onComplete() {
				System.out.println("流已结束");
			}
		}
	}
	// 输出:
	// 订阅建立
	// 接收到: Hello
	// 接收到: RxJava!
	// 流已结束

1.2 冷 Observable 与 热 Observable

• 冷 Observable (Cold Observable): 只有在有订阅者订阅时才开始发射数据。每个订阅者都会收到完整的数据流。just, fromArray, create 等创建的通常是冷的。
• 热 Observable (Hot Observable): 无论是否有订阅者，都会发射数据。订阅者只能接收到订阅之后发射的数据。PublishSubject, ReplaySubject 等创建的是热的。

1.3 基础操作符 (Operators)

操作符是 RxJava 的灵魂，用于对数据流进行转换、过滤、组合等。

1.3.1 创建操作符 (Creating):

• just(T…): 发射指定的项。
• fromArray(T[]) / fromIterable(Iterable<? extends T>): 从数组或集合发射数据。
• create(ObservableOnSubscribe): 通过自定义逻辑创建 Observable。
• interval(long, TimeUnit): 定时发射递增的数字。
• range(int start, int count): 发射一个范围内的整数序列。

1.3.2 变换操作符 (Transforming):

• map(Function<T, R>): 将每个发射的项通过一个函数转换成另一个值。

Observable.just("1", "2", "3"
)
    .map(Integer::parseInt) // 将 String 转为 Integer
    .subscribe(System.out::println); // 输出: 1, 2, 3

• flatMap(Function<T, ObservableSource<? extends R>>): 将每个发射的项转换成一个新的 Observable，然后将这些 Observable 发射的数据“拍平”并合并到一个单一的 Observable 中。常用于异步操作。

Observable.just("url1", "url2")
    .flatMap(url -> fetchDataFromNetwork(url)) // 假设 fetchDataFromNetwork 返回 Observable<Data>
    .subscribe(data -> System.out.println("Received: " + data));

• concatMap(Function<T, ObservableSource<? extends R>>>): 类似 flatMap，但保证内部 Observable 的发射顺序与原始项的顺序一致。

1.3.3 过滤操作符 (Filtering):

• filter(Predicate): 只发射满足指定条件的项。

Observable.just(1, 2, 3, 4, 5)
    .filter(x -> x % 2 == 0) // 只保留偶数
    .subscribe(System.out::println); // 输出: 2, 4

• take(long count): 只取前 N 项。
• skip(long count): 跳过前 N 项。

1.3.4 组合操作符 (Combining):

• merge(ObservableSource<? extends T>…): 将多个 Observable 发射的数据合并，不保证顺序。
• concat(ObservableSource<? extends T>…): 按顺序连接多个 Observable，前一个完成后才订阅下一个。
• zip(ObservableSource, ObservableSource, BiFunction<T1, T2, R>): 将多个 Observable 的数据按顺序一一配对组合。

Observable<String> names = Observable.just("Alice", "Bob");
Observable<Integer> ages = Observable.just(25, 30);

Observable.zip(names, ages, (name, age) -> name + " is " + age + " years old.")
   .subscribe(System.out::println);
// 输出:
// Alice is 25 years old.
// Bob is 30 years old.

• combineLatest(ObservableSource, ObservableSource, BiFunction<T1, T2, R>): 当任意一个 Observable 发射新数据时，与其它 Observable 的最新数据组合。

1.4. 线程调度 (Schedulers)

RxJava 强大的异步能力离不开调度器。
• subscribeOn(Scheduler scheduler): 指定 上游（数据产生、操作符执行）在哪个线程执行。只对第一个 subscribeOn有效。
• observeOn(Scheduler scheduler): 指定下游（onNext, onError, onComplete）在哪个线程执行。可以多次调用,切换线程。

常用调度器:

• Schedulers.io(): 用于 I/O 密集型操作（如网络请求、文件读写）。
• Schedulers.computation(): 用于 CPU 密集型计算。
• Schedulers.newThread(): 为每个任务创建一个新线程。
• AndroidSchedulers.mainThread() (RxAndroid): 在 Android 主线程执行，用于更新 UI。

示例:

Observable.just("url")
    .subscribeOn(Schedulers.io()) // 网络请求在 IO 线程
    .map(url -> fetchData(url))   // 转换操作也在 IO 线程
    .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()) // 切换到主线程更新 UI
    .subscribe(data -> updateUI(data));
    

2. 深入原理与高级操作

掌握了基础后，需要理解其内部机制和更复杂的操作。

2.1 操作符链与 Lift 原理

理解操作符是如何串联起来的至关重要。每个操作符（如 map, filter）内部通常会调用 lift(Operator) 方法，创建一个新的 Observable，这个新的 Observable 会包装上游的 Observable，并在订阅时，将下游的 Observer 包装成一个新的 Observer，从而在数据传递过程中插入转换或过滤逻辑。这是一个典型的装饰者模式。

2.2 背压 (Backpressure) - RxJava 2/3 的核心概念

在异步场景下，如果生产者（Observable）发射数据的速度远快于消费者（Observer）处理数据的速度，会导致内存溢出。RxJava 2 引入了 Flowable 来专门处理背压问题。
• Flowable vs Observable:
• Observable: 无背压支持，适用于 GUI 事件、短序列等。
• Flowable: 有背压支持，适用于网络请求、数据库操作、文件 I/O 等可能产生大量数据的场景。
• 背压策略 (BackpressureStrategy):
• BUFFER: 缓存所有数据，可能导致 OOM。
• DROP: 丢弃无法处理的数据。
• LATEST: 只保留最新的数据，丢弃旧的。
• ERROR: 抛出 MissingBackpressureException。
• MISSING: 不做任何处理，需要手动通过 onBackpressureXXX 操作符处理。

2.3. 高级操作符

• switchMap: 类似 flatMap，但当源 Observable 发射一个新项时，会取消订阅并丢弃前一个内部 Observable 产生的数据，只处理最新的内部 Observable。
• debounce: 如果在一个指定的时间段内没有新的数据发射，则发射最近的一个数据。常用于搜索框防抖。
• distinct / distinctUntilChanged: 过滤掉重复的数据。
• retry / retryWhen: 在发生错误时重试。
• timeout: 如果在指定时间内没有收到数据，则抛出超时异常。
• doOnNext / doOnError / doOnComplete / doFinally: 用于副作用（side-effect），如日志记录、资源清理，不影响数据流本身。

2.4. Subject (主题)

Subject 既是 Observable 又是 Observer，可以手动向数据流中“推送”数据，是创建热 Observable 的主要方式。
• PublishSubject: 向所有订阅者广播数据，订阅后才能收到数据。
• ReplaySubject: 缓存所有发射过的数据，新的订阅者会收到所有历史数据。
• BehaviorSubject: 缓存最后一个数据，新的订阅者会立即收到这个最新数据，然后接收后续数据。
• AsyncSubject: 只在流完成时，向所有订阅者发射最后一个数据。
BehaviorSubject 示例 (模拟状态管理):

BehaviorSubject<String> userNameSubject = BehaviorSubject.createDefault("Guest");

// 订阅者 A
userNameSubject.subscribe(name -> System.out.println("User A sees: "+ name));
// 输出: User A sees: Guest

// 订阅者 B (稍后订阅)
userNameSubject.subscribe(name -> System.out.println("User B sees: "+ name));
// 输出: User B sees: Guest

// 更新用户名
userNameSubject.onNext("Alice");

// 输出: User A sees: Alice
// 输出: User B sees: Alice

2.5. 整体变换 (compose 和 transform)

当一组操作符需要在多个地方复用时，可以使用 compose 或 transform。
• compose(ObservableTransformer<T, R>): 用于 Observable。
• to(ObservableConverter<T, R>): 更通用的转换。

示例 - 封装网络请求的通用线程切换:

public class SchedulersTransformer<T> implements ObservableTransformer<T, T> {
    @Override
    public ObservableSource<T> apply(Observable<T> upstream) {
        return  upstream.subscribeOn(Schedulers.io())
                                  .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread());
    }
}

// 使用
apiService.getData()
    .compose(new SchedulersTransformer<>()) // 应用通用变换
    .subscribe(...);