RxJava observeOn()与subscribeOn()的关系

Posted 2020-07-26 一叶飘舟

RxJava系列教程：

1. RxJava使用介绍 【视频教程】
2. RxJava操作符
  • Creating Observables(Observable的创建操作符) 【视频教程】
  • Transforming Observables(Observable的转换操作符) 【视频教程】
  • Filtering Observables(Observable的过滤操作符) 【视频教程】
  • Combining Observables(Observable的组合操作符) 【视频教程】
  • Error Handling Operators(Observable的错误处理操作符) 【视频教程】
  • Observable Utility Operators(Observable的辅助性操作符) 【视频教程】
  • Conditional and Boolean Operators(Observable的条件和布尔操作符) 【视频教程】
  • Mathematical and Aggregate Operators(Observable数学运算及聚合操作符) 【视频教程】
  • 其他如observable.toList()、observable.connect()、observable.publish()等等； 【视频教程】
3. RxJava Observer与Subcriber的关系 【视频教程】
4. RxJava线程控制（Scheduler） 【视频教程】
5. RxJava 并发之数据流发射太快如何办（背压（Backpressure）） 【视频教程】

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observeOn和subscribeOn都是对observable的一种操作，区别就是subscribeOn改变了observable本身产生事件的schedule以及发出事件后相关处理事件的程序所在的scheduler，而obseveron仅仅是改变了对发出事件后相关处理事件的程序所在的scheduler。

或许你会问，这有多大的区别吗？的确是有的，比如说产生observable事件是一件费时可能会卡主线程的操作（比如说获取网络数据），那么subscribeOn就是你的选择，这样可以避免卡住主线程。

两者最主要的差别是影响的范围不同，observeOn is more limited，但是却是可以多次调用，多次改变不同的接受者所在的scheduler，在调用这个函数之后的observable造成影响。而subscribeOn则是一次性的，无论在什么地方调用，总是从改变最原始的observable开始影响整个observable的处理。

subscribeOn()和observeOn()的区别

• subscribeOn()主要改变的是订阅的线程，即call()执行的线程;
• observeOn()主要改变的是发送的线程，即onNext()执行的线程。

subscribeOn

我们先看一个例子。

       Observable
                .create(new Observable.OnSubscribe<String>() {
                    @Override
                    public void call(Subscriber<? super String> subscriber) {
                        subscriber.onNext("a");
                        subscriber.onNext("b");

                        subscriber.onCompleted();
                    }
                })
                .subscribeOn(Schedulers.io())
                .subscribe(new Observer<String>() {
                    @Override
                    public void onCompleted() {

                    }

                    @Override
                    public void onError(Throwable e) {

                    }

                    @Override
                    public void onNext(String integer) {
                        System.out.println(integer);
                    }
                });

运行如下：

a
b

我们看一下subscribeOn()中，都干了什么

public final Observable<T> subscribeOn(Scheduler scheduler) {
        if (this instanceof ScalarSynchronousObservable) {
            return ((ScalarSynchronousObservable<T>)this).scalarScheduleOn(scheduler);
        }
        return create(new OperatorSubscribeOn<T>(this, scheduler));
    }

很明显，会走if之外的方法。

在这里我们可以看到，我们又创建了一个Observable对象，但创建时传入的参数为OperatorSubscribeOn(this,scheduler)，我们看一下此对象以及其对应的构造方法

OperatorSubscribeOn代码：

public final class OperatorSubscribeOn<T> implements OnSubscribe<T> {

    final Scheduler scheduler;
    final Observable<T> source;

    public OperatorSubscribeOn(Observable<T> source, Scheduler scheduler) {
        this.scheduler = scheduler;
        this.source = source;
    }

    @Override
    public void call(final Subscriber<? super T> subscriber) {
        final Worker inner = scheduler.createWorker();
        subscriber.add(inner);

        inner.schedule(new Action0() {
            @Override
            public void call() {
                final Thread t = Thread.currentThread();

                Subscriber<T> s = new Subscriber<T>(subscriber) {
                    @Override
                    public void onNext(T t) {
                        subscriber.onNext(t);
                    }

                    @Override
                    public void onError(Throwable e) {
                        try {
                            subscriber.onError(e);
                        } finally {
                            inner.unsubscribe();
                        }
                    }

                    @Override
                    public void onCompleted() {
                        try {
                            subscriber.onCompleted();
                        } finally {
                            inner.unsubscribe();
                        }
                    }

                    @Override
                    public void setProducer(final Producer p) {
                        subscriber.setProducer(new Producer() {
                            @Override
                            public void request(final long n) {
                                if (t == Thread.currentThread()) {
                                    p.request(n);
                                } else {
                                    inner.schedule(new Action0() {
                                        @Override
                                        public void call() {
                                            p.request(n);
                                        }
                                    });
                                }
                            }
                        });
                    }
                };

                source.unsafeSubscribe(s);
            }
        });
    }
}

可以看到，OperatorSubscribeOn实现Onsubscribe，并且由其构造方法可知，他保存了上一个Observable对象，并保存了Scheduler对象。

这里做个总结。

把Observable.create()创建的称之为Observable_1,OnSubscribe_1。把subscribeOn()创建的称之为Observable_2，OnSubscribe_2(= OperatorSubscribeOn)。

那么,前两步就是创建了两个的observable,和OnSubscribe，并且OnSubscribe_2中保存了Observable_1的应用，即source。

调用Observable_2.subscribe()方法会调用OnSubscibe_2的call方法，即OperatorSubscribeOn的call()。

下面分析下call()方法。

• inner.schedule()改变了线程，此时Action的call()在我们指定的线程中运行。
• Subscriber被包装了一层。
• source.unsafeSubscribe(s);，注意source是Observable_1对象。

unsafeSubscribe方法代码：

public final Subscription unsafeSubscribe(Subscriber<? super T> subscriber) {
        try {
            // new Subscriber so onStart it
            subscriber.onStart();
            // allow the hook to intercept and/or decorate
            hook.onSubscribeStart(this, onSubscribe).call(subscriber);
            return hook.onSubscribeReturn(subscriber);
        } catch (Throwable e) {
            // special handling for certain Throwable/Error/Exception types
            Exceptions.throwIfFatal(e);
            // if an unhandled error occurs executing the onSubscribe we will propagate it
            try {
                subscriber.onError(hook.onSubscribeError(e));
            } catch (Throwable e2) {
                Exceptions.throwIfFatal(e2);
                // if this happens it means the onError itself failed (perhaps an invalid function implementation)
                // so we are unable to propagate the error correctly and will just throw
                RuntimeException r = new RuntimeException("Error occurred attempting to subscribe [" + e.getMessage() + "] and then again while trying to pass to onError.", e2);
                // TODO could the hook be the cause of the error in the on error handling.
                hook.onSubscribeError(r);
                // TODO why aren't we throwing the hook's return value.
                throw r;
            }
            return Subscriptions.unsubscribed();
        }
    }

代码很多，关键代码：

hook.onSubscribeStart(this, onSubscribe).call(subscriber);

该方法即调用了OnSubscribe_1.call()方法。注意，此时的call()方法在我们指定的线程中运行。那么就起到了改变线程的作用。

对于以上线程，我们可以总结，其有如下流程：

• Observable.create() : 创建了Observable_1和OnSubscribe_1;
• subscribeOn()： 创建Observable_2和OperatorSubscribeOn(OnSubscribe_2)，同时OperatorSubscribeOn保存了Observable_1的引用。
• observable_2.subscribe(Observer):
  
  • 调用OperatorSubscribeOn的call()。call()改变了线程的运行，并且调用了Observable_1.unsafeSubscribe(s);
  • Observable_1.unsafeSubscribe(s);，该方法的实现中调用了OnSubscribe_1的call()。
    从这个可以了解，无论我们的subscribeOn()放在哪里,他改变的是subscribe()的过程，而不是onNext()的过程。

那么如果有多个subscribeOn()，那么线程会怎样执行呢。如果按照我们的逻辑，有以下程序

Observable.just("ss") 
                .subscribeOn(Schedulers.io())   // ----1---
                .subscribeOn(Schedulers.newThread()) //----2----
                .subscribe(new Action1<String>() {
                    @Override
                    public void call(String s) {

                    }
                });

那么，我们根据之前的源码分析其执行逻辑。

• Observable.just(“ss”),创建Observable_1，OnSubscribe_1
• Observable_1.subscribeOn(Schedulers.io()):创建observable_2,OperatorSubscribeOn_2并保存Observable_1的引用。
• observable_2.subscribeOn(Schedulers.newThread())：创建Observable_3,OperatorSubscribeOn_3并保存Observable_2的引用。
• Observable_3.subscribe():
  
  • 调用OperatorSubscribeOn_3.call(),改变线程为Schedulers.newThread()。
  • 调用OperatorSubscribeOn_2.call(),改变线程为Schedulers.io()。
  • 调用OnSubscribe_1.call(),此时call()运行在Schedulers.io()。
    根据以上逻辑分析，会按照1的线程进行执行。

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subscribeOn如何工作，关键代码其实就是一行代码：

source.unsafeSubscribe(s);

注意它所在的位置，是在worker的call里面，说白了，就是把source.subscribe这一行调用放在指定的线程里，那么总结起来的结论就是：

subscribeOn的调用，改变了调用前序列所运行的线程。

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observeOn

看一下observeOn()源码：

public final Observable<T> observeOn(Scheduler scheduler) {
        return observeOn(scheduler, RxRingBuffer.SIZE);
    }

public final Observable<T> observeOn(Scheduler scheduler, int bufferSize) {
        return observeOn(scheduler, false, bufferSize);
    }

public final Observable<T> observeOn(Scheduler scheduler, boolean delayError, int bufferSize) {
        if (this instanceof ScalarSynchronousObservable) {
            return ((ScalarSynchronousObservable<T>)this).scalarScheduleOn(scheduler);
        }
        return lift(new OperatorObserveOn<T>(scheduler, delayError, bufferSize));
    }

这里引出了新的操作符lift

public final <R> Observable<R> lift(final Operator<? extends R, ? super T> operator) {
        return new Observable<R>(new OnSubscribeLift<T, R>(onSubscribe, operator));
    }

这里不再介绍了，详见：http://blog.csdn.net/jdsjlzx/article/details/51686152

在lift()中，有如下关键代码:

Subscriber<? super T> st = hook.onLift(operator).call(o);

OperatorObserveOn.call()核心代码：

 @Override
    public Subscriber<? super T> call(Subscriber<? super T> child) {
        if (scheduler instanceof ImmediateScheduler) {
            // avoid overhead, execute directly
            return child;
        } else if (scheduler instanceof TrampolineScheduler) {
            // avoid overhead, execute directly
            return child;
        } else {
            ObserveOnSubscriber<T> parent = new ObserveOnSubscriber<T>(scheduler, child, delayError, bufferSize);
            parent.init();
            return parent;
        }
    }

我们看到其返回了ObserveOnSubscriber< T>，注意：此时只调用了call()方法，但call()方法中并没有改变线程的操作，此时为subscribe()过程。

我们直奔重点，因为，我们了解到其改变的是onNext()过程，那么我们肯定要看一下ObserveOnSubscriber.onNext()找找在哪改变线程

@Override
public void onNext(final T t) {
            if (isUnsubscribed() || finished) {
                return;
            }
            if (!queue.offer(on.next(t))) {
                onError(new MissingBackpressureException());
                return;
            }
            schedule();
        }

这里做了两件事，首先把结果缓存到一个队列里，然后调用schedule启动传入的worker

我们这里需要注意下：

在调用observeOn前的序列，把结果传入到onNext就是它的工作，它并不关心后续的流程，所以工作就到这里就结束了，剩下的交给ObserveOnSubscriber继续。

onNext方法最后调用了schedule()，从方法名可以看到，其肯定是改变线程用的，并且该方法经过一番循环之后，调用了该类的call()方法。

protected void schedule() {
            if (counter.getAndIncrement() == 0) {
                recursiveScheduler.schedule(this);
            }
        }

recursiveScheduler 就是之前我们传入的Scheduler，我们一般会在observeOn传入androidScheluders.mainThread()。

scheduler中调用的call()方法

        // only execute this from schedule()
        @Override
        public void call() {
            long missed = 1L;
            long currentEmission = emitted;

            // these are accessed in a tight loop around atomics so
            // loading them into local variables avoids the mandatory re-reading
            // of the constant fields
            final Queue<Object> q = this.queue;
            final Subscriber<? super T> localChild = this.child;
            final NotificationLite<T> localOn = this.on;

            // requested and counter are not included to avoid JIT issues with register spilling
            // and their access is is amortized because they are part of the outer loop which runs
            // less frequently (usually after each bufferSize elements)

            for (;;) {
                long requestAmount = requested.get();

                while (requestAmount != currentEmission) {
                    boolean done = finished;
                    Object v = q.poll();
                    boolean empty = v == null;

                    if (checkTerminated(done, empty, localChild, q)) {
                        return;
                    }

                    if (empty) {
                        break;
                    }

                    localChild.onNext(localOn.getValue(v));

                    currentEmission++;
                    if (currentEmission == limit) {
                        requestAmount = BackpressureUtils.produced(requested, currentEmission);
                        request(currentEmission);
                        currentEmission = 0L;
                    }
                }

                if (requestAmount == currentEmission) {
                    if (checkTerminated(finished, q.isEmpty(), localChild, q)) {
                        return;
                    }
                }

                emitted = currentEmission;
                missed = counter.addAndGet(-missed);
                if (missed == 0L) {
                    break;
                }
            }
        }

call()中有localChild.onNext(localOn.getValue(v));调用。

在Scheduler启动后， 我们在Observable.subscribe(a)传入的a就是这里的child， 我们看到，在call中终于调用了它的onNext方法，把真正的结果传了出去，但是在这里，我们是工作在observeOn的线程上的。

总结起来的结论就是：

1. observeOn 对调用之前的序列默不关心，也不会要求之前的序列运行在指定的线程上
2. observeOn 对之前的序列产生的结果先缓存起来，然后再在指定的线程上，推送给最终的subscriber

observeOn改变的是onNext()调用。

subcribeOn和observeOn 对比分析

Observable
.map                    // 操作1
.flatMap                // 操作2
.subscribeOn(io)
.map                    //操作3
.flatMap                //操作4
.observeOn(main)
.map                    //操作5
.flatMap                //操作6
.subscribeOn(io)        //!!特别注意
.subscribe(handleData)

有如上逻辑，则我们对其运行进行分析。

首先，我们需要先明白其内部执行的逻辑。

在调用subscribe之后，逻辑开始运行。分别调用每一步OnSubscribe.call()，注意：自下往上。当运行到最上，即Observable.create()后，我们在其中调用了subscriber.onNext(),于是程序开始自上往下执行每一个对象的subscriber.onNext()方法。最终，直到subscribe()中的回调。

其次，从上面对subscribeOn()和observeOn()的分析中可以明白，subscribeOn()是在call()方法中起作用，而observeOn()是在onNext()中作用。

那么对于以上的逻辑，我们可以得出如下结论：

• 操作1,2,3,4在io线程中，因为在如果没有observeOn()影响，他们的回调操作默认在订阅的线程中。而我们的订阅线程在subscribeOn(io)发生了改变。注意他们执行的先后顺序。
• 操作5,6在main线程中运行。因为observeOn()改变了onNext().
• 特别注意那一个逻辑没起到作用

再简单点总结就是

1. subscribeOn的调用切换之前的线程。
2. observeOn的调用切换之后的线程。
3. observeOn之后，不可再调用subscribeOn 切换线程

复杂情况

我们经常多次使用subscribeOn切换线程，那么以后是否可以组合observeOn和subscribeOn达到自由切换的目的呢？

组合是可以的，但是他们的执行顺序是有条件的，如果仔细分析的话，可以知道observeOn调用之后，再调用subscribeOn是无效的，原因是什么？

因为subscribeOn改变的是subscribe这句调用所在的线程，大多数情况，产生内容和消费内容是在同一线程的，所以改变了产生内容所在的线程，就改变了消费内容所在的线程。

经过上面的阐述，我们知道，observeOn的工作原理是把消费结果先缓存，再切换到新线程上让原始消费者消费，它和生产者是没有一点关系的，就算subscribeOn调用了，也只是改变observeOn这个消费者所在的线程，和OperatorObserveOn中存储的原始消费者一点关系都没有，它还是由observeOn控制。

@扔物线 大神给的总结:

1. 下面提到的“操作”包括产生事件、用操作符操作事件以及最终的通过 subscriber 消费事件；
2. 只有第一subscribeOn() 起作用（所以多个 subscribeOn() 无意义）；
3. 这个 subscribeOn() 控制从流程开始的第一个操作，直到遇到第一个 observeOn()；
4. observeOn() 可以使用多次，每个 observeOn() 将导致一次线程切换()，这次切换开始于这次 observeOn() 的下一个操作；
5. 不论是 subscribeOn() 还是 observeOn()，每次线程切换如果不受到下一个 observeOn() 的干预，线程将不再改变，不会自动切换到其他线程。

参考文章：
https://segmentfault.com/a/1190000004856071
http://blog.csdn.net/lisdye2/article/details/51113837

最后需要注意的是：

默认情况下， doOnSubscribe() 执行在 subscribe() 发生的线程；而如果在 doOnSubscribe() 之后有subscribeOn() 的话，它将执行在离它最近的 subscribeOn() 所指定的线程。
想要了解更多请参考博客：RxJava中的doOnSubscribe默认执行线程分析

这个（学习总结）博客花了3个小时多，看源码真的很头疼，希望以后能有所提高。