ReactiveX,简称为 Rx,是一个异步编程的 API。与 callback(回调)、promise(JS 提供这种方式)和 deferred(Python 的 twisted 网络编程库就是使用这种方式)这些异步编程方式有所不同,Rx 是基于事件流的。这里的事件可以是系统中产生或变化的任何东西,在代码中我们一般用对象表示。在 Rx 中,事件流被称为 Observable(可观察的,被观察者)。事件流需要被 Observer(观察者)处理才有意义。
ReactiveX 是一个专注于异步编程与控制可观察数据(或者事件)流的API。它组合了观察者模式,迭代器模式和函数式编程的优秀思想。它是一套API,针对不同的编程语言会有不同的实现,比如 RxJS, RxJava, RxGo
ReactiveX官网:https://reactivex.io/
ReactiveX仓库:https://github.com/ReactiveX
RxGo 是 Rx 的 Go 语言实现。借助于 Go 语言简洁的语法和强大的并发支持(goroutine、channel),Rx 与 Go 语言的结合非常完美。
pipelines (官方博客:https://blog.golang.org/pipelines)是 Go 基础的并发编程模型。其中包含,fan-in——多个 goroutine 产生数据,一个goroutine 处理数据,fan-out——一个 goroutine 产生数据,多个 goroutine 处理数据,fan-inout——多个 goroutine 产生数据,多个 goroutine 处理数据。它们都是通过 channel 连接。RxGo 的实现就是基于 pipelines 的理念,并且提供了方便易用的包装和强大的扩展。
通常来说,Go写异步程序很容易,完全可以自己封装实现,而RxGo的封装更加标准化,遵循了 ReactiveX 规范,易于理解。
RxGo: https://github.com/ReactiveX/RxGo
go get -u github.com/reactivex/rxgo/v2
简单使用
func t1() {observable := rxgo.Just(1, 2, 3, 4, 5)()ch := observable.Observe()for item := range ch {fmt.Println(item.V)}
}
使用 RxGo 的一般流程如下:
- 使用相关的 Operator 创建 Observable,Operator 就是用来创建 Observable 的。这些术语都比较难贴切地翻译,而且英文也很好懂,就不强行翻译了;
- 中间各个阶段可以使用过滤操作筛选出我们想要的数据,使用转换操作对数据进行转换;
- 调用 Observable 的
Observe()
方法,该方法返回一个<- chan rxgo.Item
。然后for range
遍历即可。
实际上rxgo.Item
还可以包含错误。所以在使用时,我们应该做一层判断
func t2() {observable := rxgo.Just(1, 2, errors.New("unknown"), 4, 5)()ch := observable.Observe()for item := range ch {if item.Error() {fmt.Println("Error:", item.E)} else {fmt.Println(item.V)}}
}
除了使用for range
之外,我们还可以调用 Observable 的ForEach()
方法来实现遍历。ForEach()
接受 3 个回调函数:
NextFunc
:类型为func (v interface {})
,处理数据;ErrFunc
:类型为func (err error)
,处理错误;CompletedFunc
:类型为func ()
,Observable 完成时调用。
func t3() {observable := rxgo.Just(1, 2, 3, 4, 5)()<-observable.ForEach(func(v interface{}) {fmt.Println("onNext:", v)}, func(err error) {fmt.Println("onError:", err)}, func() {fmt.Println("onComplete")})
}
onNext: 1
onNext: 2
onNext: 3
onNext: 4
onNext: 5
onComplete
ForEach()
实际上是在 goroutine 里执行的,它返回一个接收通知的 channel。当 Observable 数据发送完毕时,该 channel 会关闭。所以如果要等待ForEach()
执行完成,我们需要使用<-
。上面的示例中如果去掉<-
,可能就没有输出了,因为主 goroutine 结束了,整个程序就退出了。
创建 Observable
上面使用最简单的方式创建 Observable:直接调用Just()
方法传入一系列数据。下面再介绍几种创建 Observable 的方式。
Create
传入一个[]rxgo.Producer
的切片,其中rxgo.Producer
的类型为func(ctx context.Context, next chan<- Item)
。我们可以在代码中调用rxgo.Of(value)
生成数据,rxgo.Error(err)
生成错误,然后发送到next
通道中:
func t4() {observable := rxgo.Create([]rxgo.Producer{func(ctx context.Context, next chan<- rxgo.Item) {next <- rxgo.Of(1)},func(ctx context.Context, next chan<- rxgo.Item) {next <- rxgo.Of(2)next <- rxgo.Error(errors.New("unknown"))next <- rxgo.Of(4)next <- rxgo.Of(5)},})<-observable.ForEach(func(v interface{}) {fmt.Println("onNext:", v)}, func(err error) {fmt.Println("onError:", err)}, func() {fmt.Println("onComplete")})
}
FromChannel
直接从一个已存在的<-chan rxgo.Item
对象中创建 Observable:
func t5() {ch := make(chan rxgo.Item) // no buffergo func() {for i := 1; i <= 5; i++ {ch <- rxgo.Of(i)}close(ch)}()observable := rxgo.FromChannel(ch)<-observable.ForEach(func(v interface{}) {fmt.Println("onNext:", v)}, func(err error) {fmt.Println("onError:", err)}, func() {fmt.Println("onComplete")})
}
注意:通道需要手动调用close()
关闭,上面Create()
方法内部rxgo
自动帮我们执行了这个步骤。
Interval
以传入的时间间隔生成一个无穷的数字序列,从 0 开始
func t6() {observable := rxgo.Interval(rxgo.WithDuration(3 * time.Second))for item := range observable.Observe() {fmt.Println(item.V)}
}
Range
生成一个范围内的数字,达到最大值就结束,不包含右值
func t7() {observable := rxgo.Range(0, 5)for item := range observable.Observe() {fmt.Println(item.V)}
}
Repeat
每隔指定时间,重复一次该序列,一共重复指定次数:
func t8() {observable := rxgo.Just(1, 2, 3)()// 每隔指定时间,重复一次该序列,一共重复指定次数observable = observable.Repeat(5, rxgo.WithDuration(5*time.Second))for item := range observable.Observe() {fmt.Println(item.V)}
}
Start
可以给Start
方法传入[]rxgo.Supplier
作为参数,它可以包含任意数量的rxgo.Supplier
类型。rxgo.Supplier
的底层类型为 func(ctx context.Context) Item
func t9() {observable := rxgo.Start([]rxgo.Supplier{func(ctx context.Context) rxgo.Item {return rxgo.Of(1)},func(ctx context.Context) rxgo.Item {return rxgo.Of(2)},func(ctx context.Context) rxgo.Item {return rxgo.Of(3)},})for item := range observable.Observe() {fmt.Println(item.V)}
}
Observable 分类
根据数据在何处生成,Observable 被分为 Hot 和 Cold 两种类型(类比热启动和冷启动)。数据在其它地方生成的被成为 Hot Observable。相反,在 Observable 内部生成数据的就是 Cold Observable。
使用上面介绍的方法创建的实际上都是 Hot Observable。
ch := make(chan rxgo.Item)
go func() {for i := 0; i < 3; i++ {ch <- rxgo.Of(i)}close(ch)
}()observable := rxgo.FromChannel(ch)for item := range observable.Observe() {fmt.Println(item.V)
}for item := range observable.Observe() {fmt.Println(item.V)
}
上面创建的是 Hot Observable。但是有个问题,第一次Observe()
消耗了所有的数据,第二个就没有数据输出了。
而 Cold Observable 就不会有这个问题,因为它创建的流是独立于每个观察者的。即每次调用Observe()
都创建一个新的 channel。我们使用Defer()
方法创建 Cold Observable,它的参数与Create()
方法一样。
Defer
func t10() {// Defer does not create the Observable until the observer subscribes,// and creates a fresh Observable for each observer.//// Cold Observable: 也就是在 subscribe 的时候才去生产数据流;// 与之相反的是 Hot Observable,也就是在创建 Observable 的时候就同时创建了数据流,// 这样第一次 subscribe 的时候就把数据消耗完了,再次 subscribe 是没有数据的,前面的// 例子都是 Hot Observable.observable := rxgo.Defer([]rxgo.Producer{func(_ context.Context, ch chan<- rxgo.Item) {for i := 0; i < 3; i++ {ch <- rxgo.Of(i)}}})// 有数据for item := range observable.Observe() {fmt.Println(item.V)}// 有数据for item := range observable.Observe() {fmt.Println(item.V)}
}
0
1
2
0
1
2
可连接的 Observable
可连接的(Connectable)Observable 对普通的 Observable 进行了一层组装。调用它的Observe()
方法时并不会立刻产生数据。使用它,我们可以等所有的观察者都准备就绪了(即调用了Observe()
方法)之后,再调用其Connect()
方法开始生成数据。我们通过两个示例比较使用普通的 Observable 和可连接的 Observable 有何不同。
普通的:
func t11() {ch := make(chan rxgo.Item)go func() {for i := 1; i <= 3; i++ {ch <- rxgo.Of(i)}close(ch)}()// 普通的 Observable,只要有一个观察者注册成功就会释放数据observable := rxgo.FromChannel(ch)// 注册观察者1observable.DoOnNext(func(i interface{}) {fmt.Printf("First observer: %d\n", i)})time.Sleep(3 * time.Second)fmt.Println("before subscribe second observer")// 注册观察者2observable.DoOnNext(func(i interface{}) {fmt.Printf("Second observer: %d\n", i)})time.Sleep(3 * time.Second)
}
上例中我们使用DoOnNext()
方法来注册观察者。由于DoOnNext()
方法是异步执行的,所以为了等待结果输出,在最后增加了一行time.Sleep
。运行:
First observer: 1
First observer: 2
First observer: 3
before subscribe second observer
由输出可以看出,注册第一个观察者之后就开始产生数据了。
我们通过在创建 Observable 的方法中指定rxgo.WithPublishStrategy()
选项就可以创建可连接的 Observable:
func t12() {ch := make(chan rxgo.Item)go func() {for i := 1; i <= 3; i++ {ch <- rxgo.Of(i)}close(ch)}()// 可连接的 Observableobservable := rxgo.FromChannel(ch, rxgo.WithPublishStrategy())// 注册观察者1observable.DoOnNext(func(i interface{}) {fmt.Printf("First observer: %d\n", i)})time.Sleep(3 * time.Second)fmt.Println("before subscribe second observer")// 注册观察者2observable.DoOnNext(func(i interface{}) {fmt.Printf("Second observer: %d\n", i)})// 通知 Observable,意味着所有的观察者已经注册完毕,才开始释放数据// 另外,可连接的 Observable 是 Cold Observable,即每个观察者都会收到一份相同的拷贝。observable.Connect(context.Background())time.Sleep(5 * time.Second)fmt.Println("over.")
}
before subscribe second observer
Second observer: 1
First observer: 1
First observer: 2
First observer: 3
Second observer: 2
Second observer: 3
over.
上面是等两个观察者都注册之后,并且手动调用了 Observable 的Connect()
方法才产生数据。而且可连接的 Observable 有一个特性:它是 Cold Observable !!!,即每个观察者都会收到一份相同的拷贝。
其他常用操作符
Map
转换操作符,Map()
方法简单修改它收到的rxgo.Item
然后发送到下一个阶段(转换或过滤)。Map()
接受一个类型为func (context.Context, interface{}) (interface{}, error)
的函数。第二个参数就是rxgo.Item
中的数据,返回转换后的数据。如果出错,则返回错误。
func t13() {observable := rxgo.Just(1, 2, 3)()// Map 转换或者过滤// 如果出现一个 error,整个数据流都是无效的observable = observable.Map(func(ctx context.Context, v interface{}) (interface{}, error) {// vv := v.(int)// if vv%2 == 0 {// return vv * 2, nil// } else {// return vv, errors.New("Error")// }return v.(int) * 2, nil}).Map(func(ctx context.Context, v interface{}) (interface{}, error) {return v.(int) + 1, nil})for item := range observable.Observe() {fmt.Println(item.V)}
}
Marshal
Marshal
对经过它的数据进行一次Marshal
。这个Marshal
可以是json.Marshal/proto.Marshal
,甚至我们自己写的Marshal
函数。它接受一个类型为func(interface{}) ([]byte, error)
的函数用于对数据进行处理。
type User struct {Name string `json:"name"`Age int `json:"age"`
}func t14() {observable := rxgo.Just(User{Name: "dj",Age: 18,},User{Name: "jw",Age: 20,},)()observable = observable.Marshal(json.Marshal)for item := range observable.Observe() {fmt.Println(string(item.V.([]byte)))}
}
Unmarshal
func t15() {observable := rxgo.Just(`{"name":"dj","age":18}`,`{"name":"jw","age":20}`,)()observable = observable.Map(func(_ context.Context, i interface{}) (interface{}, error) {return []byte(i.(string)), nil}).Unmarshal(json.Unmarshal, func() interface{} {return &User{}})for item := range observable.Observe() {fmt.Println(item.V)}
}
Buffer
Buffer
按照一定的规则收集接收到的数据,然后一次性发送出去(作为切片),而不是收到一个发送一个。有 3 种类型的Buffer
:
BufferWithCount(n)
:每收到n
个数据发送一次,最后一次可能少于n
个;BufferWithTime(n)
:发送在一个时间间隔n
内收到的数据;BufferWithTimeOrCount(d, n)
:收到n
个数据,或经过d
时间间隔,发送当前收到的数据。
func t16() {observable := rxgo.Just(1, 2, 3, 4)().BufferWithCount(3)for item := range observable.Observe() {fmt.Println(item.V) // item.V 此时是切片类型}
}
[1 2 3]
[4]
GroupBy
GroupBy
根据传入一个 Hash 函数,为每个不同的结果分别创建新的 Observable。换句话说,GroupBy
生成一个数据类型为 Observable 的 Observable。
func t17() {count := 3observable := rxgo.Range(0, 10).GroupBy(count, func(item rxgo.Item) int {return item.V.(int) % count}, rxgo.WithBufferedChannel(10))for subObservable := range observable.Observe() {fmt.Println("New observable:")for item := range subObservable.V.(rxgo.Observable).Observe() {fmt.Printf("item: %v\n", item.V)}}
}
New observable:
item: 0
item: 3
item: 6
item: 9
New observable:
item: 1
item: 4
item: 7
New observable:
item: 2
item: 5
item: 8
注意rxgo.WithBufferedChannel(10)
的使用,由于我们的数字是连续生成的,依次为 0->1->2->…->9->10。而 Observable 默认是惰性的,即由Observe()
驱动。内层的Observe()
在返回一个 0 之后就等待下一个数,但是下一个数 1 不在此 Observable 中。所以会陷入死锁。使用rxgo.WithBufferedChannel(10)
,设置它们之间的连接 channel 缓冲区大小为 10,这样即使我们未取出 channel 里面的数字,上游还是能发送数字进来。
并行操作
默认情况下,这些转换操作都是串行的,即只有一个 goroutine 负责执行转换函数。我们也可以使用rxgo.WithPool(n)
选项设置运行n
个 goroutine,或者rxgo.WitCPUPool()
选项设置运行与逻辑 CPU 数量相等的 goroutine。
func t18() {observable := rxgo.Range(1, 20)observable = observable.Map(func(_ context.Context, i interface{}) (interface{}, error) {time.Sleep(time.Duration(rand.Int31()))return i.(int)*2 + 1, nil}, rxgo.WithCPUPool())for item := range observable.Observe() {fmt.Println(item.V)}
}
由于是并行,所以输出顺序就不确定了。为了让不确定性更明显一点,我在代码中加了一行time.Sleep
。
Filter
Filter()
接受一个类型为func (i interface{}) bool
的参数,通过的数据使用这个函数断言,返回true
的将发送给下一个阶段。否则,丢弃。
func t19() {observable := rxgo.Range(1, 10)observable = observable.Filter(func(i interface{}) bool {return i.(int)%2 == 0})for item := range observable.Observe() {fmt.Println(item.V)}
}
ElementAt
ElementAt()
只发送指定索引的数据,如ElementAt(2)
只发送索引为 2 的数据,即第 3 个数据。
func t20() {observable := rxgo.Just(0, 1, 2, 3, 4)().ElementAt(2)for item := range observable.Observe() {fmt.Println(item.V)}
}
Debounce
Debounce()
比较有意思,它收到数据后还会等待指定的时间间隔,后续间隔内没有收到其他数据才会发送刚开始的数据。
func t21() {ch := make(chan rxgo.Item)go func() {ch <- rxgo.Of(1)time.Sleep(2 * time.Second)ch <- rxgo.Of(2)ch <- rxgo.Of(3)time.Sleep(2 * time.Second)close(ch)}()observable := rxgo.FromChannel(ch).Debounce(rxgo.WithDuration(1 * time.Second))for item := range observable.Observe() {fmt.Println(item.V)}
}
上面示例,先收到 1,然后 2s 内没收到数据,所以发送 1。接着收到了数据 2,由于马上又收到了 3,所以 2 不会发送。收到 3 之后 2s 内没有收到数据,发送了 3。所以最后输出为 1,3。
Distinct
Distinct()
会记录它发送的所有数据,它不会发送重复的数据。由于数据格式多样,Distinct()
要求我们提供一个函数,根据原数据返回一个唯一标识码(有点类似哈希值)。基于这个标识码去重。
func t22() {observable := rxgo.Just(1, 2, 2, 3, 3, 4, 4)().Distinct(func(_ context.Context, i interface{}) (interface{}, error) {return i, nil})for item := range observable.Observe() {fmt.Println(item.V)}
}
Skip
跳过前面若干个数据
func t23() {observable := rxgo.Just(1, 2, 3, 4, 5)().Skip(2)for item := range observable.Observe() {fmt.Println(item.V)}
}
Take
只取前面若干个数据
func t24() {observable := rxgo.Just(1, 2, 3, 4, 5)().Take(2)for item := range observable.Observe() {fmt.Println(item.V)}
}
选项 rxgo.Option
rxgo 提供的大部分方法的最后一个参数是一个可变长的选项类型。这是 Go 中特有的、经典的选项设计模式。我们前面已经使用了:
rxgo.WithBufferedChannel(10)
:设置 channel 的缓存大小;rxgo.WithPool(n) / rxgo.WithCpuPool()
:使用多个 goroutine 执行转换操作;rxgo.WithPublishStrategy()
:使用发布策略,即创建可连接的 Observable。
除此之外,rxgo 还提供了很多其他选项。