RxJS - Observables, observers 和 operators 简介

RxJS 是响应式编程 (reactive programming) 强大的工具，今天我们将深入介绍 Observables 和 Observers 的内容，以及介绍如何创建自己的操作符 (operators)。

如果你之前已经使用过 RxJS，并希望了解 Observable 及 Operators (操作符) 的内部工作原理，那么这篇文章非常适合你。

什么是 Observable

Observable 就是一个拥有以下特性的函数：

• 它接收一个 observer 对象作为参数，该对象中包含 next、error 和 complete 方法

• 它返回一个函数，用于在销毁 Observable 时，执行清理操作

在我们实现的示例中，我们将定义一个简单的 unsubscribe 函数来实现取消订阅的功能。然而在 RxJS 中，返回的是 Subcription 对象，该对象中包含一个 unsubscribe 方法。

一个 Observable 对象设置观察者 (observer)，并将它与生产者关联起来。该生产者可能是 DOM 元素产生的 click 或 input 事件，也可能是更复杂的事件，如 HTTP。

为了更好地理解 Observable，我们来自定义 Observable。首先，我们先来看一个订阅的例子：

const node = document.querySelector('input[type=text]');

const input$ = Rx.Observable.fromEvent(node,'input');

input$.subscribe({
  next: (event) => console.log(`You just typed ${event.target.value}!`),error: (err) => console.log(`Oops... ${err}`),complete: () => console.log(`Complete!`)
});

该示例中，Rx.Observable.formEvent() 方法接收一个 input 元素和事件名作为参数，然后返回一个 $input Observable 对象。接下来我们使用 subscribe() 方法来定于该 Observable 对象。当触发 input 事件后，对应的值将会传递给 observer 对象。

什么是 Observer

Observer (观察者) 非常简单，在上面的示例中，观察者是一个普通的对象，该对象会作为 subscribe() 方法的参数。此外 subscribe(next,error,complete) 也是一个有效的语法，但在本文中我们将讨论对象字面量的形式。

当 Observable 对象产生新值的时候，我们可以通过调用 next() 方法来通知对应的观察者。若出现异常，则会调用观察者的 error() 方法。当我们订阅 Observable 对象后，只要有新的值，都会通知对应的观察者。但在以下两种情况下，新的值不会再通知对应的观察者：

• 已调用 observer 对象的 complete() 方法

• 消费者对数据不再感兴趣，执行取消订阅操作

此外在执行最终的 subscribe() 订阅操作前，我们传递的值可以经过一系列的链式处理操作。执行对应操作的东西叫操作符，每个操作符执行完后会返回一个新的 Observable 对象，然后继续我们的处理流程。

什么是 Operator

正如上面所说的，Observable 对象能够执行链式操作，具体如下所示：

const input$ = Rx.Observable.fromEvent(node,'input')
  .map(event => event.target.value)
  .filter(value => value.length >= 2)
  .subscribe(value => {
    // use the `value`
});

上面代码的执行流程如下：

• 假设用户在输入框中输入字符 a

• Observable 对象响应对应的 input 事件，然后把值传递给 observer

• map() 操作符返回一个新的 Observable 对象

• filter() 操作符执行过滤操作，然后又返回一个新的 Observable 对象

• 最后我们通过调用 subscribe() 方法，来获取最终的值

简而言之，Operator 就是一个函数，它接收一个 Observable 对象，然后返回一个新的 Observable 对象。当我们订阅新返回的 Observable 对象时，它内部会自动订阅前一个 Observable 对象。

自定义 Observable

Observable 构造函数

function Observable(subscribe) {
  this.subscribe = subscribe;
}

每个 subscribe 回调函数被赋值给 this.subscribe 属性，该回调函数将会被我们或其它 Observable 对象调用。

Observer 示例

在我们深入介绍前，我们先来看一个简单的示例。之前我们已经创建完 Observable 函数，现在我们可以调用我们的观察者 (observer)，然后传递数值 1，然后订阅它：

const one$ = new Observable((observer) => {
  observer.next(1);
  observer.complete();
});

one$.subscribe({
  next: (value) => console.log(value) // 1
});

即我们订阅我们创建的 Observable 实例，然后通过 subscribe() 方法调用通过构造函数设置的回调函数。

Observable.fromEvent

下面就是我们需要的基础结构，即在 Observable 对象上需要新增一个静态方法 fromEvent ：

Observable.fromEvent = (element,name) => { };

接下来我们将参考 RxJS 为我们提供的方法来实现自定义的 fromEvent() 方法：

const node = document.querySelector('input');
const input$ = Observable.fromEvent(node,'input');

按照上面的使用方式，我们的 fromEvent() 方法需要接收两个参数，同时需要返回一个新的 Observable 对象，具体如下：

Observable.fromEvent = (element,name) => {
  return new Observable((observer) => {
    
  });
};

接下来我们来实现事件监听功能：

Observable.fromEvent = (element,name) => {
  return new Observable((observer) => {
    element.addEventListener(name,(event) => {},false);
  });
};

那么我们的 observer 参数来自哪里？ 其实 observer 对象就是包含 next、error 和 complete 方法的对象字面量。

需要注意的是，我们的 observer 参数不会被传递，直到 subscribe() 方法被调用。这意味着 addEventListener() 方法不会被调用，除非你订阅该 Observable 对象。

当我们调用 subscribe() 方法，之前设置的 this.subscribe 回调函数会被调用，对应的参数是我们定义的 observer 对象字面量，接下来将使用新的值，作为 next() 方法的参数，调用该方法。

很好，那接下来我们要做什么？之前版本我们只是设置了监听，但没有调用 observer 对象的 next() 方法，接下来让我们来修复这个问题：

Observable.fromEvent = (element,(event) => {
      observer.next(event);
    },false);
  });
};

如你所知，当销毁 Observables 对象时，需要调用一个函数用来执行清理操作。针对目前的场景，在销毁时我们需要移除事件监听：

Observable.fromEvent = (element,name) => {
  return new Observable((observer) => {
    const callback = (event) => observer.next(event);
    element.addEventListener(name,callback,false);
    return () => element.removeEventListener(name,false);
  });
};

我们没有调用 complete() 方法，因为该 Observable 对象处理的 DOM 相关的事件，在时间维度上它们可能是无终止的。

现在让我们来验证一下最终实现的功能：

const node = document.querySelector('input');
const p = document.querySelector('p');

function Observable(subscribe) {
  this.subscribe = subscribe;
}

Observable.fromEvent = (element,false);
  });
};

const input$ = Observable.fromEvent(node,'input');

const unsubscribe = input$.subscribe({
  next: (event) => {
    p.innerHTML = event.target.value;
  }
});

// automatically unsub after 5s
setTimeout(unsubscribe,5000);

自定义操作符

创建我们自己的操作符应该会更容易一些，现在我们了解 Observable 和 Observable 背后的概念。我们将在 Observable 的原型对象上添加一个方法：

Observable.prototype.map = function (mapFn) { };

该方法的功能与 JavaScript 中的 Array.prototype.map 方法类似：

const input$ = Observable.fromEvent(node,'input')
        .map(event => event.target.value);

所以我们需要应用回调函数并调用它，这用于获取我们所需要的数据。在我们这样做之前，我们需要流中的最新值。这里是巧妙的部分，在 map() 操作符中，我们需要访问 Observable 实例。因为 map 方法在原型上，我们可以通过以下方式访问 Observable 实例：

Observable.prototype.map = function (mapFn) {
  const input = this;
};

接下来我们在返回的 Observable 对象中执行 input 对象的订阅操作：

Observable.prototype.map = function(mapFn) {
  const input = this;
  return new Observable((observer) => {
    return input.subscribe();
  });
};

我们返回了 input.subscribe() 方法执行的结果，因为当我们执行取消订阅操作时，将会依次调用每个 Observable 对象取消订阅的方法。

最后我们来完善一下 map 操作符的内部代码：

Observable.prototype.map = function (mapFn) {
  const input = this;
  return new Observable((observer) => {
    return input.subscribe({
      next: (value) => observer.next(mapFn(value)),error: (err) => observer.error(err),complete: () => observer.complete()
    });
  });
};

现在我们已经可以执行链式操作了：

const input$ = Observable.fromEvent(node,'input')
  .map(event => event.target.value);

input$.subscribe({
  next: (value) => {
    p.innerHTML = value;
  }
});

我有话说

Observable 与 Promise 有什么区别？

Observable（可观察对象）是基于推送（Push）运行时执行（lazy）的多值集合。

• Promise

  • 返回单个值

  • 不可取消的

• Observable

  • 随着时间的推移发出多个值

  • 可以取消的

  • 支持 map、filter、reduce 等操作符

  • 延迟执行，当订阅的时候才会开始执行

什么是 SafeObserver ?

上面的示例中，我们使用一个包含了 next、error、complete 方法的普通 JavaScript 对象来定义观察者。一个普通的 JavaScript 对象只是一个开始，在 RxJS 5 里面，为开发者提供了一些保障机制，来保证一个更安全的观察者。以下是一些比较重要的原则：

• 传入的 Observer 对象可以不实现所有规定的方法 (next、error、complete 方法)

• 在 complete 或者 error 触发之后再调用 next 方法是没用的

• 调用 unsubscribe 方法后，任何方法都不能再被调用了

• complete 和 error 触发后，unsubscribe 也会自动调用

• 当 next、complete和error 出现异常时，unsubscribe 也会自动调用以保证资源不会浪费

• next、complete和error是可选的。按需处理即可，不必全部处理

为了完成上述目标，我们得把传入的匿名 Observer 对象封装在一个 SafeObserver 里以提供上述保障。

若想进一步了解详细信息，请参考 Observable详解 文章中 "自定义 Observable" 章节的内容。

参考资源

• rxjs-observables-observers-operators

（编辑：李大同）

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