作者：aprz512
原文：http://lyldalek.cn/2018/01/06/RxJava-源码分析1/前言
本篇的文章是基于Rxjava 2.1.2。从下面的一段代码中，我们从源码的角度分析 RxJava 的实现原理：
代码语言：javascript复制ObservableOnSubscribe<Integer> oos = new ObservableOnSubscribe<Integer>() {
@Override
public void subscribe(ObservableEmitter<Integer> e) throws Exception {
final int max = 100;
for (int i = 1; i <= max; i ) {
e.onNext(max);
}
e.onComplete();
}
};
Observer<Integer> o = new Observer<Integer>() {
@Override
public void onSubscribe(Disposable d) {
}
@Override
public void onNext(Integer integer) {
}
@Override
public void onError(Throwable e) {
}
@Override
public void onComplete() {
}
};
Observable.create(oos)
.observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
.subscribeOn(Schedulers.computation())
.subscribe(o);分析源码之前，我们先定义一下名词，RxJava 是基于观察者模式的，这里将被观察者叫做主题（Source），观察者叫做观察者（Observer）。
上面的代码首先创建了一个主题对象，然后又创建了一个观察者对象，最后将两者关联起来，并且最重要的一点，指定了主题对象和观察者对象执行的线程。
正文
Observable.create(oos)
首先分析这行代码做了什么事情：
代码语言：javascript复制public static <T> Observable<T> create(ObservableOnSubscribe<T> source) {
ObjectHelper.requireNonNull(source, "source is null");
return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableCreate<T>(source));
}ObjectHelper 只是用来做非空判断，这里就不用管它了。看看 RxJavaPlugins 做了什么：
代码语言：javascript复制/**
* Calls the associated hook function.
* @param <T> the value type
* @param source the hook's input value
* @return the value returned by the hook
*/
@SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
@NonNull public static <T> Observable<T> onAssembly(@NonNull Observable<T> source) {
Function<? super Observable, ? extends Observable> f = onObservableAssembly;
if (f != null) {
return apply(f, source);
}
return source;
}注释上都说了，这是一个钩子函数，也就是说如果 onObservableAssembly 的值不为空，那么就调用这个钩子函数，onObservableAssembly 是一个静态变量，需要我们主动的去设置才会赋值，这里当做空来考虑，如果 onObservableAssembly 为空的话，也就是说这个方法啥都没做，直接返回 source 参数，也就是上面的 ObservableCreate 对象。
总结一下，Observable.create(oos) 只是创建了一个 ObservableCreate 对象。这个方法就暂时先分析到这里，至于这个对象内部有什么东西，我们后面会说到。
observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
既然之前的 create 方法创建了一个 ObservableCreate 对象并返回，也就是说 observeOn(Schedulers.computation()) 这个方法是调用的 ObservableCreate 这个对象上的方法。
代码语言：javascript复制public final class ObservableCreate<T> extends Observable<T> {ObservableCreate 是继承至 Observable 的。
代码语言：javascript复制public final Observable<T> observeOn(Scheduler scheduler) {
return observeOn(scheduler, false, bufferSize());
}Observable 的 observeOn 是 final 的，所以走的父类的方法。继续跟踪 observeOn 调用的同名方法：
代码语言：javascript复制public final Observable<T> observeOn(Scheduler scheduler, boolean delayError, int bufferSize) {
ObjectHelper.requireNonNull(scheduler, "scheduler is null");
ObjectHelper.verifyPositive(bufferSize, "bufferSize");
return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableObserveOn<T>(this, scheduler, delayError, bufferSize));
}ObjectHelper 跳过。这里又是一个 onAssembly 方法的调用，我很好奇这个单词是什么意思。点进去看一下：
代码语言：javascript复制public static <T> Observable<T> onAssembly(@NonNull Observable<T> source) {
Function<? super Observable, ? extends Observable> f = onObservableAssembly;
if (f != null) {
return apply(f, source);
}
return source;
}同样是一个钩子方法，现在也是有经验的人呢，再看到这个方法，就直接跳过，只关心它传递的参数和返回值就行了。它的返回值默认就是传递进来的参数。
所以，observeOn 方法就是创建并返回了一个 ObservableObserveOn 对象（大神教你起类名系列二），这里预警一下，之后像这样类似的类名差不多还有3个。
subscribeOn(Schedulers.computation())
由于 observeOn 创建并返回了一个 ObservableObserveOn 对象，所以这里调用的是 ObservableObserveOn 对象上的方法。
代码语言：javascript复制public final class ObservableObserveOn<T> extends AbstractObservableWithUpstream<T, T> {
abstract class AbstractObservableWithUpstream<T, U> extends Observable<U> implements HasUpstreamObservableSource<T> {也是继承至 Observable 。
代码语言：javascript复制public final Observable<T> subscribeOn(Scheduler scheduler) {
ObjectHelper.requireNonNull(scheduler, "scheduler is null");
return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableSubscribeOn<T>(this, scheduler));
}不出意料，也是 final 的，创建了一个 ObservableSubscribeOn 对象（大神教你起类名系列三）并返回。
subscribe(o)
前面 subscribeOn 创建了一个 ObservableSubscribeOn 对象并返回，所以这里调用的是 ObservableSubscribeOn 这个对象上面的方法。
代码语言：javascript复制public final class ObservableSubscribeOn<T> extends AbstractObservableWithUpstream<T, T> {
abstract class AbstractObservableWithUpstream<T, U> extends Observable<U> implements HasUpstreamObservableSource<T> {继承至 Observable 类。
代码语言：javascript复制public final void subscribe(Observer<? super T> observer) {
ObjectHelper.requireNonNull(observer, "observer is null");
try {
observer = RxJavaPlugins.onSubscribe(this, observer);
ObjectHelper.requireNonNull(observer, "Plugin returned null Observer");
subscribeActual(observer);
} catch (NullPointerException e) { // NOPMD
throw e;
} catch (Throwable e) {
Exceptions.throwIfFatal(e);
// can't call onError because no way to know if a Disposable has been set or not
// can't call onSubscribe because the call might have set a Subscription already
RxJavaPlugins.onError(e);
NullPointerException npe = new NullPointerException("Actually not, but can't throw other exceptions due to RS");
npe.initCause(e);
throw npe;
}
}这个方法也是 final 的，所以是调用的这个方法。
代码语言：javascript复制public final void subscribe(Observer<? super T> observer) { … }这个方法是我们需要分析的重点，看看内部具体的代码吧先：
代码语言：javascript复制public final void subscribe(Observer<? super T> observer) {
ObjectHelper.requireNonNull(observer, "observer is null");
try {
observer = RxJavaPlugins.onSubscribe(this, observer);
ObjectHelper.requireNonNull(observer, "Plugin returned null Observer");
subscribeActual(observer);
} catch (NullPointerException e) { // NOPMD
throw e;
} catch (Throwable e) {
Exceptions.throwIfFatal(e);
// can't call onError because no way to know if a Disposable has been set or not
// can't call onSubscribe because the call might have set a Subscription already
RxJavaPlugins.onError(e);
NullPointerException npe = new NullPointerException("Actually not, but can't throw other exceptions due to RS");
npe.initCause(e);
throw npe;
}
}这里忽略 ObjectHelper 和异常处理的代码只有两行代码是关键。先看 observer = RxJavaPlugins.onSubscribe(this, observer):
代码语言：javascript复制public static <T> Observer<? super T> onSubscribe(@NonNull Observable<T> source, @NonNull Observer<? super T> observer) {
BiFunction<? super Observable, ? super Observer, ? extends Observer> f = onObservableSubscribe;
if (f != null) {
return apply(f, source, observer);
}
return observer;
}没想到啊没想到，你这浓眉大眼的家伙也是一个钩子方法。所以这行代码相当于 obsever = observer。接着看，subscribeActual(observer):
代码语言：javascript复制protected abstract void subscribeActual(Observer<? super T> observer);这是一个抽象方法，没啥好分析的。接下来我们要进入正题了，根据我们编写的代码，是 ObservableSubscribeOn 这个对象调用了 subscribe 方法，所以我们看看这个类的 subscribeActual 方法。
代码语言：javascript复制@Override
public void subscribeActual(final Observer<? super T> s) {
final SubscribeOnObserver<T> parent = new SubscribeOnObserver<T>(s);
s.onSubscribe(parent);
parent.setDisposable(scheduler.scheduleDirect(new SubscribeTask(parent)));
}这里需要注意的是 s 这个参数，后面会有很多地方看到这个参数，一定要搞清楚这个参数是谁传递过来的。比如说：
代码语言：javascript复制A.subscribe(B)
那么，参数 s 就是 B。在我们的代码中是 ObservableSubscribeOn.subscribe(o); 理解了这一点，我们详细分析代码里面的内容：首先创建了一个 SubscribeOnObserver （大神教你起类名系列四）。然后调用了我们创建的对象 o 的 onSubscribe 方法：
代码语言：javascript复制@Override
public void onSubscribe(Disposable d) {
}我们的 onSubscribe 方法里面啥都没做。不过一般来说，你应该调用一下 onStart 方法。
接下来是调用 parent.setDisposable(scheduler.scheduleDirect(new SubscribeTask(parent)));，setDisposable 的方法不影响流程分析，这里就先跳过了，有兴趣的可以点进去看一下。然后就是 scheduler 变量，这个变量就是我们使用 subscribeOn 传递的参数：
代码语言：javascript复制public final Observable<T> subscribeOn(Scheduler scheduler) {
ObjectHelper.requireNonNull(scheduler, "scheduler is null");
return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableSubscribeOn<T>(this, scheduler));
}
public ObservableSubscribeOn(ObservableSource<T> source, Scheduler scheduler) {
super(source);
this.scheduler = scheduler;
}这个 scheduler 就是 Schedulers.computation()。然后调用了它的 scheduleDirect 方法：
代码语言：javascript复制public Disposable scheduleDirect(@NonNull Runnable run) {
return scheduleDirect(run, 0L, TimeUnit.NANOSECONDS);
}
public Disposable scheduleDirect(@NonNull Runnable run, long delay, @NonNull TimeUnit unit) {
final Worker w = createWorker();
final Runnable decoratedRun = RxJavaPlugins.onSchedule(run);
DisposeTask task = new DisposeTask(decoratedRun, w);
w.schedule(task, delay, unit);
return task;
}这两个方法是父类的，Schedulers.computation() 返回的是一个 ComputationScheduler 对象，这里找具体的实现类由于调用链比较长，就不给出了，自己点着点着就能找到了。看看 ComputationScheduler 有没有复写这两个方法：
代码语言：javascript复制@NonNull
@Override
public Disposable scheduleDirect(@NonNull Runnable run, long delay, TimeUnit unit) {
PoolWorker w = pool.get().getEventLoop();
return w.scheduleDirect(run, delay, unit);
}它覆盖了父类的第2个 scheduleDirect 方法。这里就不深入分析里面的池了。看 w.scheduleDirect(run, delay, unit);：
代码语言：javascript复制public Disposable scheduleDirect(final Runnable run, long delayTime, TimeUnit unit) {
ScheduledDirectTask task = new ScheduledDirectTask(RxJavaPlugins.onSchedule(run));
try {
Future<?> f;
if (delayTime <= 0L) {
f = executor.submit(task);
} else {
f = executor.schedule(task, delayTime, unit);
}
task.setFuture(f);
return task;
} catch (RejectedExecutionException ex) {
RxJavaPlugins.onError(ex);
return EmptyDisposable.INSTANCE;
}
}熟悉的线程池使用代码。希望看到这里你还没有忘记我们要分析的是什么。简单的归纳一下，其实就是向我们创建的 scheduler 里面提交了一个 runnable。最终这个 Runnable 肯定会执行，那么看看这个 Runnable 里面有什么代码：
代码语言：javascript复制parent.setDisposable(scheduler.scheduleDirect(new SubscribeTask(parent)));
final class SubscribeTask implements Runnable {
private final SubscribeOnObserver<T> parent;
SubscribeTask(SubscribeOnObserver<T> parent) {
this.parent = parent;
}
@Override
public void run() {
source.subscribe(parent);
}
}- run 方法里面就只有一句代码，但是我们需要搞清楚这里的 source 和 parent 分别是哪个对象。
- parent 可以直接看到是 SubscribeOnObserver 对象。
- source 是使用的外部类的变量。
public ObservableSubscribeOn(ObservableSource<T> source, Scheduler scheduler) {
super(source);
this.scheduler = scheduler;
}这里调用了 super 方法，所以构造函数里传递的变量就是 source。
代码语言：javascript复制public final Observable<T> subscribeOn(Scheduler scheduler) {
ObjectHelper.requireNonNull(scheduler, "scheduler is null");
return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableSubscribeOn<T>(this, scheduler));
}这里是我们之前分析过的创建 ObservableSubscribeOn 的代码，这里的 this 指的是 observeOn 创建的 ObservableObserveOn 对象。希望看到这里你没有搞晕，如果你是使用手机看的，并且看懂了，我是真的佩服。
也就是说，run 里面的代码就是调用了 ObservableObserveOn 对象的 subscribe 方法。之前我们分析过了，subscribe 方法实际上没有做什么，只是调用了 subscribeActual 方法，所以我们进入这个类内部看看：
代码语言：javascript复制@Override
protected void subscribeActual(Observer<? super T> observer) {
if (scheduler instanceof TrampolineScheduler) {
source.subscribe(observer);
} else {
Scheduler.Worker w = scheduler.createWorker();
source.subscribe(new ObserveOnObserver<T>(observer, w, delayError, bufferSize));
}
}我们在 observeOn 传递的 scheduler 不是 TrampolineScheduler 类型的，所以只需要看 else 的代码。这里是先创建了一个工作线程（由于我们使用的是 AndroidScheduler，所以这里是指的主线程），然后调用了 source 的 subscribe 方法。需要注意的是这里最后创建了一个 ObserveOnObserver 对象（大神教你起类名系列五）。
先看看 createWork，在 HandlerScheduler 中：
代码语言：javascript复制@Override
public Worker createWorker() {
return new HandlerWorker(handler);
}返回了一个 HandlerWorker 对象。再看 source.subscribe()，首先这里的 source 指的是 create 方法创建的 ObservableCreate 对象，调用 subscribe 传递的是 ObserveOnObserver。看看这个对象的 subscribeActual 方法：
代码语言：javascript复制@Override
protected void subscribeActual(Observer<? super T> observer) {
CreateEmitter<T> parent = new CreateEmitter<T>(observer);
observer.onSubscribe(parent);
try {
source.subscribe(parent);
} catch (Throwable ex) {
Exceptions.throwIfFatal(ex);
parent.onError(ex);
}
}这里的参数 observer 是 ObserveOnObserver，source 是我们代码中创建的 oos 对象。
首先创建了一个 CreateEmitter 对象。接着看 ObserveOnObserver 的 onSubscribe 方法做了啥：
代码语言：javascript复制@Override
public void onSubscribe(Disposable s) {
if (DisposableHelper.validate(this.s, s)) {
this.s = s;
if (s instanceof QueueDisposable) {
@SuppressWarnings("unchecked")
QueueDisposable<T> qd = (QueueDisposable<T>) s;
int m = qd.requestFusion(QueueDisposable.ANY | QueueDisposable.BOUNDARY);
if (m == QueueDisposable.SYNC) {
sourceMode = m;
queue = qd;
done = true;
actual.onSubscribe(this);
schedule();
return;
}
if (m == QueueDisposable.ASYNC) {
sourceMode = m;
queue = qd;
actual.onSubscribe(this);
return;
}
}
queue = new SpscLinkedArrayQueue<T>(bufferSize);
actual.onSubscribe(this);
}
}这里代码比较长，只分析重要的代码，就是 actual.onSubscribe 这句。actual 是构造函数中赋值的，所以我们回到创建 ObserveOnObserver 的地方，actual 指的是 SubscribeOnObserver 对象。所以它调用了 SubscribeOnObserver 的 onSubscribe 方法。接下来分析一下它的 onSubscribe 方法做了什么，这里不看也不会影响流程。
代码语言：javascript复制SubscribeOnObserver(Observer<? super T> actual) {
this.actual = actual;
this.s = new AtomicReference<Disposable>();
}
@Override
public void onSubscribe(Disposable s) {
DisposableHelper.setOnce(this.s, s);
}这个方法调用了 setOnce 方法：
代码语言：javascript复制public static boolean setOnce(AtomicReference<Disposable> field, Disposable d) {
ObjectHelper.requireNonNull(d, "d is null");
if (!field.compareAndSet(null, d)) {
d.dispose();
if (field.get() != DISPOSED) {
reportDisposableSet();
}
return false;
}
return true;
}这里涉及到了乐观锁等玩意，简单来说就是先判断 field 的值是否为空，如果为空则设置为 d，不为空则将 d dispose。然后判断 field 的值，由于 field 的值只能设定一次非 DISPOSED 值，所以如果不为 DISPOSED，说明已经被设置过了，再报出异常，如果为 DISPOSED 是可以再次设置的。按照正常的流程，这里只是将 field 的值设置为 d，然后返回true。这个方法可以先不用管。
回到主线流程上，source.subscribe(parent); 这是最重要的一句代码。source 是在构造函数赋值的，看看构造方法：
代码语言：javascript复制public static <T> Observable<T> create(ObservableOnSubscribe<T> source) {
ObjectHelper.requireNonNull(source, "source is null");
return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableCreate<T>(source));
}也就是说这里的 source 是我们代码中创建的 oos 对象。parent 是新创建的 CreateEmitter 对象。看看我们 oos 的 subscribe 方法：
代码语言：javascript复制@Override
public void subscribe(ObservableEmitter<Integer> e) throws Exception {
Log.e("aprz", Thread.currentThread().getName());
final int max = 100;
for (int i = 1; i <= max; i ) {
e.onNext(i);
}
e.onComplete();
}这里就是事件开始的起点。所有的事件都由 ObservableEmitter 开始发送，看看它的代码，它是一个接口，在我们的例子中，它的实现类是 CreateEmitter，所有我们分析这个类的 onNext 方法：
代码语言：javascript复制@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);
}
}isDisposed 方法返回 false 才会去调用 observer 的 onNext 方法，这个 observer 是谁呢? 看到这里我们就要从后往前推一遍之前的代码了，不管你绝不绝望，反正我是很绝望。这的 observer 是 ObserveOnObserver 对象。
接下来我们就进入 ObserveOnObserver 里面，看看它接受事件之后做了什么，上面的参数 e 就是：
代码语言：javascript复制@Override
public void onNext(T t) {
if (done) {
return;
}
if (sourceMode != QueueDisposable.ASYNC) {
queue.offer(t);
}
schedule();
}调用了 schedule 方法：
代码语言：javascript复制void schedule() {
if (getAndIncrement() == 0) {
worker.schedule(this);
}
}向 work 中提交了一个 Runnable，这里传递的是 this。说明它自己肯定实现了这个接口，我们看看它的 run 方法做了啥：
代码语言：javascript复制@Override
public void run() {
if (outputFused) {
drainFused();
} else {
drainNormal();
}
}这里一般是走 drainNormal 吧，我猜的，我们分析这个方法吧。
代码语言：javascript复制void drainNormal() {
int missed = 1;
final SimpleQueue<T> q = queue;
final Observer<? super T> a = actual;
for (;;) {
if (checkTerminated(done, q.isEmpty(), a)) {
return;
}
for (;;) {
boolean d = done;
T v;
try {
v = q.poll();
} catch (Throwable ex) {
Exceptions.throwIfFatal(ex);
s.dispose();
q.clear();
a.onError(ex);
worker.dispose();
return;
}
boolean empty = v == null;
if (checkTerminated(d, empty, a)) {
return;
}
if (empty) {
break;
}
a.onNext(v);
}
missed = addAndGet(-missed);
if (missed == 0) {
break;
}
}
}代码很长，具体做了啥我们暂时不用关心，只需要注意到 a.onNexe(v) 这行代码，这个 a 是 actual 变量，actual 又是 SubscribeOnObserver 对象，我们看看它的 onNext 方法：
代码语言：javascript复制@Override
public void onNext(T t) {
actual.onNext(t);
}很简单，这里的 actual 就是我们创建的 o 了，所以最终调用到了我们的代码里面。
好了，到这里一个完整的流程就整理出来了，但是还有一个问题没有解决，就是线程切换是发生在哪里。因为为了不影响整体流程的分析，所以上面并没有去分析线程切换的东西，下面开始分析。
直接从 subscribeOn 开始，看 ObservableSubscribeOn 的代码：
代码语言：javascript复制@Override
public void subscribeActual(final Observer<? super T> s) {
final SubscribeOnObserver<T> parent = new SubscribeOnObserver<T>(s);
s.onSubscribe(parent);
parent.setDisposable(scheduler.scheduleDirect(new SubscribeTask(parent)));
}从这里开始就进行了线程的切换，根据上面的分析我们知道这里是将 SubscribeTask 作为一个 Runnable 对象给提交进了我们指定的 scheduler （subscribeOn 传递的）中。所以后面的流程都是在 scheduler 所在的线程在运行。
再看 observeOn，看 ObservableObserveOn 的代码。
代码语言：javascript复制@Override
protected void subscribeActual(Observer<? super T> observer) {
if (scheduler instanceof TrampolineScheduler) {
source.subscribe(observer);
} else {
Scheduler.Worker w = scheduler.createWorker();
source.subscribe(new ObserveOnObserver<T>(observer, w, delayError, bufferSize));
}
}这里的线程切换是发生在 ObserveOnObserver 这个对象的里面。
代码语言：javascript复制void schedule() {
if (getAndIncrement() == 0) {
worker.schedule(this);
}
}schedule 的流程，我们上面分析过，worker.schedule(this) 这行代码就发生了线程切换，是将 this 作为 Runnable 对象提交到了我们指定的（observerOn 传递的）scheduler 中。具体分析，由于之前的流程是在别的线程中，所以想要进行线程切换，最先想到的肯定是 Handler。由于我们传递的是 AndroidSchedulers.mainThread()，所以我们就分析这个吧。
AndroidSchedulers.mainThread() 的实现是 HandlerScheduler。看看它的 schedule 方法：
代码语言：javascript复制@Override
public Disposable schedule(Runnable run, long delay, TimeUnit unit) {
if (run == null) throw new NullPointerException("run == null");
if (unit == null) throw new NullPointerException("unit == null");
if (disposed) {
return Disposables.disposed();
}
run = RxJavaPlugins.onSchedule(run);
ScheduledRunnable scheduled = new ScheduledRunnable(handler, run);
Message message = Message.obtain(handler, scheduled);
message.obj = this; // Used as token for batch disposal of this worker's runnables.
handler.sendMessageDelayed(message, Math.max(0L, unit.toMillis(delay)));
// Re-check disposed state for removing in case we were racing a call to dispose().
if (disposed) {
handler.removeCallbacks(scheduled);
return Disposables.disposed();
}
return scheduled;
}post 了一个 msg，这样就完成了线程的切换。下面上一张图，有助于理解和记忆：
只需要理解，每次 observerOn 和 subscribeOn 的时候，内部都会创建一个新的 observable 和 observer。
- 新创建的 observable 会引用前面的 observable，就是代码中我们分析的 source 变量。
- 新创建的 observer 会引用前面的 observer，就是代码中我们分析的 actual 变量。
最后我们 subscribe 的时候，是调用的最后创建的 observable 的方法。而每个 observable 内部又调用了 source 的 subscribe 方法，这样就形成了一层一层往前传递的调用链。当调用到最前面的一个 observable 的时候，就是我们自己创建的 observable，在这里我们需要手动触发该与该 observable 对应的 observer 对象的 onNext 方法。而 observer 的 onNext 方法的内部又调用了 actual 的 onNext 方法，这样就形成了一层一层往后传递的调用链。
总结
虽然在我们的例子中，CreateEmitter 并不是一个 observer ，但是它也有 onNext 等方法，可以把它看做一个 observer。
如此，RxJava 的一个流程就理清楚了。这货的流程和 OkHttp 怎么有点像，只是稍微有点不一样。
补充一下关于背压的知识：在异步订阅的时候，使用 Observable，默认的缓冲大小是 128，超过 这个数量之后会 resize，也就是说会缓冲所有的事件，这样就会导致内存占用一直增加。
