RxJS 源码解析(一): Observable & Subscription

前言

ReactiveX 是 Reactive Extensions 的缩写，一般简写为 Rx ，最初是 LINQ 的一个扩展，由微软的架构师 Erik Meijer 领导的团队开发，在2012年11月开源。Rx 是一个编程模型，目标是提供一致的编程接口，帮助开发者更方便的处理异步数据流。

首先，先给出官方对于 Rx 的定义。

翻译起来有点麻烦，简而言之，就是基于观察者队列实现了对异步和基础事件的编程。

Rxjs 是 Rx 的 JavaScript 的实现。本篇文章将简单的分析一下 Obersvable 和 Subscription 的源码是怎么进行的。

Observable

可观察对象是整个 Rx 的核心，主要的作用就是提供了一个观察者模式，使得调用者可以通过响应式的方式获取数据。

Observable 实际上就是一个单向链表，基本的数据结构如下：

class Observable<T> {
  source: Observable<any>;
}

其构造方法与 Promise 类似，通过传入一个函数包裹操作，并让这个函数来决定数据传递，这个函数的参数包含了一个订阅器。

const observable = new Observable((subscriber) => {
  subscriber.next(1);
  subscriber.error(Error('error message'));
  subscriber.complete();
});

订阅器提供了三个主要方法：next，error，complete。订阅器的实现很巧妙，其内部实现是一个链表。

跟 Promise 不同，Observable 不会立刻运行这个函数，而是等到它被订阅后，这个函数才会被执行，这种惰性求值的特性使得 Observable 可以在它仅被需要的地方进行计算。

lift

lift 方法提供了一个这样的功能，传入一个映射函数，并返回一个新的 Observable，这个新的 Observable 的 source 会指向创建它的 Observable。实际上，这种做法就是将这个映射函数用一个外覆类包裹起来，这个外覆类，正是 Observable。那么，看看它是如何实现。

lift<R>(operator: Operator<T, R>): Observable<R> {
  const observable = new Observable<R>();
  observable.source = this;
  observable.operator = operator;
  return observable;
}

pipe

Rxjs 跟其他语言实现的 ReactiveX 不一样的地方就是在于，它的映射方法不再是放在 Observable 内部，而是通过参数的形式传入到一个管道函数pipe中，在这个函数中，通过对管道函数的数组进行 reduce 后，就能够得到最终的Observable。这个 reduce 的过程也很巧妙，传入的函数的参数就是上游的 Observable，返回的就是一个给下游接收的 Observable，那么就可以把一个又一个的 Observable 串联起来

pipe(...operations: OperatorFunction<any, any>\[\]): Observable<any> {
  if (operations.length === 0) {
    return this as any;
  }
  if (operations.length == 1) {
     return operation\[0\];
  }

  return operations.reduce((prev, fn) => fn(prev), this);
}

那么在使用过程中，pipe 通过重载给传入的函数提供类型信息。

export function pipe<T>(): UnaryFunction<T, T>;
export function pipe<T, A>(fn1: UnaryFunction<T, A>): UnaryFunction<T, A>;
export function pipe<T, A, B>(fn1: UnaryFunction<T, A>, fn2: UnaryFunction<A, B>): UnaryFunction<T, B>;
// ...

其中 UnaryFunction 表示一元函数，通过这种链式操作，使得链条上的所有函数都可以拿到上游的类型，并把类型转化传递给下游。

当 Observable 一旦调用 subscribe，那么就意味着其开始执行链条中的所有函数。subscribe 传入的参数是一个包含了 next ，error ， complete 三个属性的对象；也可以是三个函数，分别对应 next，error，complete。

observable.subscribe((value) {
  console.log(value);
}, (error) {
  console.error(error);
}, () {
  console.log('complete');
});


observable.subscribe({
  next: (value) {
    console.log(value);
  },
  error: (error) {
    console.error(error);
  },
  complete: () {
    console.log('complete');
  },
});

其具体实现是通过将传入的函数（对象）参数转化成 Subscriber 对象，而 Subscriber 继承了 Subscription。最后，返回的就是一个 subscription 给到调用者。

subscribe(
  observerOrNext?: PartialObserver<T> | ((value: T) => void),
  error?: (error: any) => void,
  complete?: () => void): Subscription
) {
  // operator 是一个映射函数
  const {operator} = this;
  const sink = new Subscriber(observerOrNext, error, complete);

  if (operator) {
    sink.add(operator.call(sink, this.source));
  } else {
    sink.add(this.source || !sink.syncErrorThrowable ?
      this.\_subscribe(sink) :
      this.\_trySubscribe(sink)
    );
  }
  // 省略了错误处理

  return sink;
}


\_subscribe(subscriber: Subscriber<any>): TeardownLogic {
  const { source } = this;
  return source && source.subscribe(subscriber);
}


\_trySubscribe(sink: Subscriber<T>): TeardownLogic {
  try {
    return this.\_subscribe(sink);
  } catch (err) {
    // 此处省略了源码中的一些判断，不影响阅读
    sink.error(err);
  }

Subscriber 的 add 方法下面会讲。总之，Observable 就像一串或者一个爆竹，只有当它被点燃（subscribe）的时候，才会把一个又一个的 Observable 点着，最终迸发出巨大声响，而 subscribe 就是一个找到引线并点燃它们的过程。

Subscription

Subscription 则是通过一种树结构，它包含了叶节点和一个父节点或者父节点的集合。

class Subscription {
  \_parentOrParents: Subscription;
  \_subscriptions: Subscription\[\];
}

add

add 方法主要的功能是连接不同的订阅，配合注释，其逻辑就是将函数或者订阅对象包裹后放入成员变量 subscriptions 中，并将这个包裹对象的父订阅对象设置为当前对象。

add(logic: Function | Subscription | void): Subscription {
  let subscription = logic;
  if (typeof logic === 'object') {
    // 如果添加进来订阅已经被取消了，则不进行设置。
    // 如果当前的订阅已经被取消，添加进来的订阅也应该要被取消。
    if (subscription === this ||
        subscription.closed ||
        typeof subscription.unsubscribe !== 'function') {
      return subscription;
    } else if (this.closed) {
      subscription.unsubscribe();
      return subscription;
    } else if (!(subscription instanceof Subscription)) {
      const tmp = subscription;
      subscription = new Subscription();
      subscription.\_subscriptions = \[tmp\];
    }
  } else if (typeof logic === 'function' ) {
    subscription = new Subscription(<(() => void)>teardown);
                                    } else {
      // 抛出错误。
    }


  // 设置父对象的过程采用懒加载模式。
  let { \_parentOrParents } = subscription;
  if (\_parentOrParents === null) {
    // 如果没有设置父对象，则设置当前对象为父对象。
    subscription.\_parentOrParents = this;
  } else if (\_parentOrParents instanceof Subscription) {
    // 如果父对象已经是当前的对象，直接返回。
    if (\_parentOrParents === this) {
      return subscription;
    }


    // 添加进来的订阅的父对象已经存在，那么用一个数组保存。
    subscription.\_parentOrParents = \[\_parentOrParents, this\];
  } else if (\_parentOrParents.indexOf(this) === -1) {
    // 如果已经是数组对象了，并且不存在当前订阅对象，则设置当前订阅对象
    \_parentOrParents.push(this);
  } else {
    // 已经设置当前订阅对象为父对象
    return subscription;
  }




  // 同样，设置叶子结点的过程也是用懒加载
  const subscriptions = this.\_subscriptions;
  if (subscriptions === null) {
    this.\_subscriptions = \[subscription\];
  } else {
    subscriptions.push(subscription);
  }


  return subscription

unsubscribe

取消订阅是订阅对象的主要功能，它为观察者模式提供了终结观察的方法。

unsubscribe(): void {




  // 已经取消订阅了。
  if (this.closed) {
    return;
  }




  // 拿到当前想要取消订阅的相关的对象。
  // 这样做的目的是防止loop
  let { \_parentOrParents, \_unsubscribe, \_subscriptions } = (<any> this);


  // 设置取消订阅
  this.closed = true;
  // 设置父对象为空
  this.\_parentOrParents = null;
  // 设置订阅为空
  this.\_subscriptions = null;


  // 父对象可能是数组，也可能是订阅对象
  if (\_parentOrParents instanceof Subscription) {
    \_parentOrParents.remove(this);
  } else if (\_parentOrParents !== null) {
    for (let index = 0; index < \_parentOrParents.length; ++index) {
      const parent = \_parentOrParents\[index\];
      parent.remove(this);
    }
  }


  // \_unsubscribe 是一个外部传入的函数.
  if (isFunction(\_unsubscribe)) {
    try {
      \_unsubscribe.call(this);
    } catch (e) {
      errors = e instanceof UnsubscriptionError ? flattenUnsubscriptionErrors(e.errors) : \[e\];
    }
  }




  // 将所有的子订阅取消订阅

  if (isArray(\_subscriptions)) {
    let len = \_subscriptions.length;
    for (const sub of \_subscriptions) {
      if (isObject(sub)) {
        try {
          sub.unsubscribe();
        } catch (e) {
          // 省略错误处理
        }
      }
    }
  }
  //