Rxjava2调用链线程切换解析

一、Rxjava2的用法

用法很简单，但源码有点复杂，这里为了模拟多次subscribeOn和observeOn，给Observable这个类新增了两个方法和两个类，便于分析调试。

• Q1: Rxjava的链式调用怎么实现的？
  不看源码，还真不知道，以为链式调用肯定通过Builder设计模式实现，其实Rxjava不是，仅仅Observable这个类就有15000+的代码。链式调用采用装饰器设计模式实现，除了最后的订阅，每次链式调用一次，都套娃一次。 我们上面的Observable最后一次链式调用是ObserveOn2，那最终的Observable就是ObservableObserveOn2。将ObservableOnSubscribe称之为伪Observable，因其就只有一个subscribe方法，跟其他Observable不一样，ObservableOnSubscribe的subscribe方法可用于发射器发射数据(调用观察者observer的onNext、onComplete、onError)等,同样CreateEmitter可以认为是一个伪Observer。

public interface ObservableOnSubscribe<T> {
    void subscribe(@NonNull ObservableEmitter<T> emitter) throws Throwable;
}

//from Observable
public static <T> Observable<T> create(ObservableOnSubscribe<T> source) {
    //这里的source就是伪Observable
    return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableCreate<T>(source));
}

ps: 都知道Observable套娃了，那它对应的observer套娃了吗？也套娃了。

二、用户Observer的OnSubscribe方法调用流程

• 2.1、订阅触发-->ObservableObserveOn2.subscribe(observer)

observable就是ObservableObserveOn2，observeOn2的调用是切换到主线程。 先看其subscribe方法。

public final void subscribe(Observer<? super T> observer) {
        .....
        subscribeActual(observer);
        .....
    }
}
@Override
protected void subscribeActual(Observer<? super T> observer) {
    if (scheduler instanceof TrampolineScheduler) {
        source.subscribe(observer); //当前线程模式
    } else  //我们这里是AndroidSchedulers.mainThread()--->安卓主线程模式
        Scheduler.Worker w = scheduler.createWorker()
        source.subscribe(new ObserveOnObserver2<T>(observer, w, delayError, bufferSize));
    }
}

参数observer就是用户observer，进来之后，被ObserveOnObserver2封装了下，而且把调度器、buffersize(128)也加进去了。这里切换安卓主线程的功能是来自JakeWharton的RxAndroid库（专为Rxjava适配安卓用），先看下HandlerWorker，因为面试会问，所以要讲讲。

• 2.1.1、Rxjava是如何切换到主线程的？

public static Scheduler mainThread() {
    return new HandlerScheduler(new Handler(Looper.getMainLooper()), false);
}
final class HandlerScheduler extends Scheduler {
   .....
    public Worker createWorker() {
        return new HandlerWorker(handler, async);
    }
}
private static final class HandlerWorker extends Worker {
    public Disposable schedule(Runnable run, long delay, TimeUnit unit) {
        ......
        ScheduledRunnable scheduled = new ScheduledRunnable(handler, run);
        Message message = Message.obtain(handler, scheduled);
        message.obj = this; 
        handler.sendMessageDelayed(message, unit.toMillis(delay));
        if (disposed) {
            handler.removeCallbacks(scheduled);
            return Disposables.disposed();
        }
        return scheduled;
    }
    @Override
    public void dispose() {
        disposed = true;
        handler.removeCallbacksAndMessages(this /* token */);
    }
    .....
}

兄弟们，这里线程切换就是用的handler。但是Runnable是谁，不用猜，肯定是ObserveOnObserver2，这样就可以在他的onNext、onComplete、onError先经过Handler的切换线程，然后分发给用户observer。

static final class ObserveOnObserver2<T> implements Observer<T>, Runnable {
    final Observer<? super T> downstream;
    ......
    ObserveOnObserver2(Observer<? super T> actual, Scheduler.Worker worker, int bufferSize) {
        this.downstream = actual;
        .....
    }
    @Override
    public void onSubscribe(Disposable d) {
       //没有这个调用worker.schedule(this);方法
    }
    @Override
    public void onNext(T t) {
        .....
        worker.schedule(this);
    }
    @Override
    public void onError(Throwable t) {
        .....
       worker.schedule(this);
    }
    @Override
    public void onComplete() { 
        ....
        worker.schedule(this);
    }
     @Override
     public void run() {
        if (outputFused) {
            drainFused();
        } else {
            drainNormal();
        }
     }
     void drainNormal() {
        ......
        T v  = q.poll();
        downstream.onNext(v);
     }
}

当onNext被触发的时候，worker.schedule(this)，执行线程切换，然后handler处理message时，就走run方法，这里会走drainNormal(测试时发现，连续多个observeOn调用，前面的几个observeOn都是走drainFused，只有最后一个drainNormal)，然后下发给下游observer，这里就是用户observer，所以用户observer的onNext、onComplete、onNext方法所在的线程，只与距离它最近的observeOn方法中设置的线程有关。 但是用户observer的onSubscribe方法所在的线程在哪里决定？后面告知。

• 2.1.2、继续ObservableObserveOn2的subscribeActual

• 2.2、ObservableMap.subscribe(observer)

同样也是先 subscribe(observer) --> subscribeActual(observer)

map主要的操作

static final class MapObserver<T, U> extends BasicFuseableObserver<T, U> {
    final Function<? super T, ? extends U> mapper;
    MapObserver(Observer<? super U> actual, Function<? super T, ? extends U> mapper) {
        super(actual);
        this.mapper = mapper;
    }
    @Override
    public void onNext(T t) {
        U v = mapper.apply(t)
        downstream.onNext(v);
    }
    .....
}

map的操作就太简单了，将apply方法的返回值作为onNext链中的新值，往下传递。

• 2.3、ObservableObserveOn.subscribe(observer)

ObserveOnObserver构造传入的Worker是IoScheduler的EventLoopWorker。不用太care，io线程池，还能有啥，一般都是核心线程数量和max的线程数量一样，都等于cpu的数量即可。但是Rxjava不是这么处理的，稍复杂，这里不讨论。就只看成线程池提交任务处理即可。ps：线程池处理的是其下游的observer的onNext、onComplete、onError，不是当前ObserveOnObserver的。 与之前说的：用户observer的onNext由距离它最近的observeOn设置的线程决定，同理。

• 2.4、ObservableSubscribeOn2.subscribe(observer)

现在转到subscribeOn了，跟之前observeOn不一样。 先看subscribeActual方法中observer.onSubscribe(parent)，这里observer是ObserveOnObserver 这么快这个下游的onSubscribe被执行了，一直以为是从最里层ObservableCreate方法的subscribeActual调用Observer的onSubscribe开始呢，实际上距离ObserveOn最近的一个subscribeOn就开始调用下游的onSubscribe了。

• 2.4.1、ObserveOnObserver.onSubscribe

@Override
public void onSubscribe(Disposable d) {
  //d就是SubscribeOnObserver2
    if (DisposableHelper.validate(this.upstream, d)) {
        this.upstream = d;
        if (d instanceof QueueDisposable) {
          ......
          return 
        }
        queue = new SpscLinkedArrayQueue<T>(bufferSize);
        //继续调用下游的onSubscribe
        downstream.onSubscribe(this);
    }
}

这里的d就是SubscribeOnObserver2，他不是QueueDisposable类型，所以这里会继续调用下游的onSubscribe。ObserveOnObserver的下游是MapObserver。

static final class MapObserver<T, U> extends BasicFuseableObserver<T, U> {
public abstract class BasicFuseableObserver<T, R> implements Observer<T>, QueueDisposable<R> {

 // from MapObserver
public final void onSubscribe(Disposable d) {
    if (DisposableHelper.validate(this.upstream, d)) {
        this.upstream = d;
        if (d instanceof QueueDisposable) {
            this.qd = (QueueDisposable<T>)d;
        }
       downstream.onSubscribe(this)
    }
}

这里MapObserver是个QueueDisposable，也会调用下游的onSusbcribe，MapObserver的下游是ObserveOnObserver2。

// from  ObserveOnObserver2
@Override
public void onSubscribe(Disposable d) {
  //d就是SubscribeOnObserver2
    if (DisposableHelper.validate(this.upstream, d)) {
        this.upstream = d;
        if (d instanceof QueueDisposable) {
          ......
          return 
        }
        queue = new SpscLinkedArrayQueue<T>(bufferSize);
        //继续调用下游的onSubscribe
        downstream.onSubscribe(this);
    }
}

这里ObserveOnObserver2就调用用户observer的onSubscribe了。

总结一下用户observer的onSusbcribe的调用过程 那用户observer的onSubscribe回调了，请问它处在哪个线程？
就是Rxjava发起订阅所在的线程。

三、用户Observer的onNext方法调用流程

• 3.1、继续从ObservableSubscribeOn2的subscribeActual开始

final class SubscribeTask implements Runnable {
    private final SubscribeOnObserver2<T> parent;
    SubscribeTask(SubscribeOnObserver2<T> parent) {
        this.parent = parent;
    }
    @Override
    public void run() {
        source.subscribe(parent);
    }
}
public Disposable scheduleDirect(@NonNull Runnable run) {
    final Worker w = new EventLoopWorker(pool.get())
    w.schedule(run, 0, TimeUnit.NANOSECONDS);
    return task;
}

又看到了source.subscribe(parent)，此时说明subscribeOn2(schedulers.IO)决定了 ObservableSubscribeOn.subscribe(subscribeOnObserver2)方法执行的线程 ，真的是厉害哦。

• 3.2、ObservableSubscribeOn的subscribe(observer)

从subscribe(observer)---->subscribeActual(observer)

observer.onSubscribe(parent)，表示subscribeOnObserver2的onSubscribe被调用。 就只是给subscribeOnObserver2的upstream字段设置值为subscribeOnObserver，所以subscribeOnObserver2的上游是subscribeOnObserver，下游是从构造传入的，为observeOnObserver。

final class SubscribeTask implements Runnable {
    private final SubscribeOnObserver2<T> parent;
    SubscribeTask(SubscribeOnObserver2<T> parent) {
        this.parent = parent;
    }
    @Override
    public void run() {
        source.subscribe(parent);
    }
}
public Disposable scheduleDirect(@NonNull Runnable run) {
    final Worker w = new EventLoopWorker(pool.get().getEventLoop());
    w.schedule(run, 0, TimeUnit.NANOSECONDS);
    return task;
}

这里的Schedulers.computation()就简单看成是computation线程池执行任务source.subscribe(parent) 就行， 表明subscribeOn(Schedulers.computation())决定了
ObservableCreate.subscribe(subscribeOnObserver)方法执行的线程。

• 3.3、ObservableCreate.subscribe(observer)

从subscribe(observer)---->subscribeActual(observer) 使用subscribeOnObserver创建了发射器CreateEmitter。
subscribeOnObserver调用onSubscribe(parent)，设置上游observer为createEmitter
source.subscribe(parent)，这里的source就是那个伪Observable（ObservableOnSubscribe)。 这里终于看到了emitter的onNext调用，前面提到Schedulers.computation()决定了这里的subscribe方法执行的线程。

• 3.4、CreateEmitter.onNext方法

@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);
    }
}

observer.onNext直接就是subscribeOnObserver的onNext调用了

static final class SubscribeOnObserver<T> extends AtomicReference<Disposable> implements Observer<T>, Disposable {
        @Override
        public void onNext(T t) {
            downstream.onNext(t);
           }
       .....
}

downstream.onNext直接就是subscribeOnObserver2的onNext调用了

static final class SubscribeOnObserver2<T> extends AtomicReference<Disposable> implements Observer<T>, Disposable 
    @Override
    public void onNext(T t) {
        downstream.onNext(t);
       }
       .....
}

downstream.onNext直接就是observeOnObserver的onNext调用了，onNext此时所在的线程还是computation线程。

static final class ObserveOnObserver<T> extends BasicIntQueueDisposable<T>
implements Observer<T>, Runnable {
    @Override
    public void onNext(T t) {
         ......
        if (sourceMode != QueueDisposable.ASYNC) {
            queue.offer(t); //将数据放到队列
        }
       if (getAndIncrement() == 0) 
            worker.schedule(this);
        }
    }
      @Override
    public void run() {
        if (outputFused) {
            drainFused()
        } else {
            drainNormal();
        }
    }
    void drainNormal() {
        .....
         T v = q.poll();
         downstream.onNext(v);
    }
}

同样也是将数据往下游分发，observeOnObserver下游的mapObserver, 它的onNext将会在IO线程。

mapObserver的onNext只是将数据做个简单的处理，然后继续下游分发数据。

@Override
public void onNext(T t) {
   ......
   U v = mapper.apply(t)
   downstream.onNext(v);
}

mapObserver的下游observeOnObserver2的onNext方法继续分发数据。

static final class ObserveOnObserver2<T> extends BasicIntQueueDisposable<T>
implements Observer<T>, Runnable {
    @Override
    public void onNext(T t) {
         ......
        if (sourceMode != QueueDisposable.ASYNC) {
            queue.offer(t); //将数据放到队列
        }
       if (getAndIncrement() == 0) 
            worker.schedule(this);
        }
    }
      @Override
    public void run() {
        if (outputFused) {
            drainFused()
        } else {
            drainNormal();
        }
    }
    void drainNormal() {
        .....
         T v = q.poll();
         downstream.onNext(v);
    }
}

跟之前的observeOnObserver一样代码，此时observeOnObserver2的onNext跟MapObserver的onNext是在同一个线程，都是在io线程执行，observeOnObserver2的下游就是用户observer了，在这里经过主线程代码切换后，用户observer的onNext的方法就在主线程执行了。

四、分析线程

有人说多次subscribeOn，只有第一次生效，其实每次都生效。
每次subscribeOn设置线程都会对它source Observable的subscribe方法（或者subscribeActual）产生影响。
每次observeOn设置线程都会对它下游的Observer的onNext、onComplete、onError产生影响。

被观察者	subscribe方法	观察者	onSubscribe方法	onNext/onComplete/onError方法
伪Observable	computation线程	-	-	computation线程
ObservableCreate	computation线程	CreateEmitter	-	computation线程
ObservableSubscribeOn	io线程	SubscribeOnObserver	computation线程	computation线程
ObservableSubscribeOn2	用户线程	SubscribeOnObserver2	io线程	computation线程
ObservableObserveOn	用户线程	ObserveOnObserver	用户线程	computation线程
ObservableMap	用户线程	MapObserver	用户线程	io线程
ObservableObserveOn2	用户线程	ObserveOnObserver2	用户线程	io线程
-	-	用户observer	用户线程	主线程

ps:用户线程就是指observable.subscribe(observer)代码调用的线程。 CreateEmitter不是观者者，没有继承Observer，它只是含有onNext、onComplete、onError方法而已。