简单谈谈RxJava和多线程并发

前言

相信对于RxJava，大家应该都很熟悉，他最核心的两个字就是异步，诚然，它对异步的处理非常的出色，但是异步绝对不等于并发，更不等于线程安全，如果把这几个概念搞混了，错误的使用RxJava，是会来带非常多的问题的。

RxJava与并发

首先让我们来看一段RxJava协议的原文：

Observables must issue notifications to observers serially (not in parallel). They may issue these notifications from different threads, but there must be a formal happens-before relationship between the notifications.

如上所述，RxJava对多线程并发其实并没有做非常的多保护，这段话中说，如果多个Observables从多个线程中发射数据，必须要满足happens-before原则。

下面来看一个简单的例子：

final PublishSubject<Integer> subject = PublishSubject.create();

subject.subscribe(new Subscriber<Integer>() {
@Override
public void onCompleted() {

}

@Override
public void onError(Throwable e) {

}

@Override
public void onNext(Integer integer) {
 unSafeCount = unSafeCount + integer;
 Log.d("TAG", "onNext: " + unSafeCount);
}
});

findViewById(R.id.send).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
 final int unit = 1;
 for(int i = 0;i < 10;i++) {
  new Thread(new Runnable() {
   @Override
   public void run() {
    for (int j = 0; j < 1000; j++) {
     subject.onNext(unit);
    }
   }
  }).start();
 }
}
});

这是一个最典型的多线程问题，从10个线程中发射数据并相加，这样最终得到的答案是小于10000的。虽然使用了RxJava，但是这样的使用对于并发是没有意义的，因为RxJava并没有去处理并发带来的问题。我们可以看下subject的onNext方法的源码，里面很简单，就是调用了对应observer的onNext方法而已。不止是这样，绝大多数的Subject都是线程不安全的，所以当你在使用这样的类的时候(典型场景就是自制的RxBus)，如果从多个线程中发射数据，那你就要小心了。

对于这样的问题，有两种解决方案：

第一种就是简单的使用传统的解决方法，比如用AtomicInteger代替int。

第二种则是使用RxJava的解决方案，在这里就是用SerializedSubject去代替Subject：

final PublishSubject<Integer> subject = PublishSubject.create();

subject.subscribe(new Subscriber<Integer>() {
@Override
public void onCompleted() {

}

@Override
public void onError(Throwable e) {

}

@Override
public void onNext(Integer integer) {
 unSafeCount = unSafeCount + integer;
 count.addAndGet(integer);

Log.d("TAG", "onNext: " + count);
}
});

final SerializedSubject<Integer, Integer> ser = new SerializedSubject<Integer, Integer>(subject);

findViewById(R.id.send).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
 final int unit = 1;

for(int i = 0;i < 10;i++){
  new Thread(new Runnable() {
   @Override
   public void run() {
    for(int j = 0;j < 1000;j++){
     ser.onNext(unit);
    }
   }
  }).start();
 }
}
});

可以看一下SerializedSubject的onNext方法做了什么：

@Override
public void onNext(T t) {
if (terminated) {
 return;
}
synchronized (this) {
 if (terminated) {
  return;
 }
 if (emitting) {
  FastList list = queue;
  if (list == null) {
   list = new FastList();
   queue = list;
  }
  list.add(nl.next(t));
  return;
 }
 emitting = true;
}
try {
 actual.onNext(t);
} catch (Throwable e) {
 terminated = true;
 Exceptions.throwOrReport(e, actual, t);
 return;
}
for (;;) {
 for (int i = 0; i < MAX_DRAIN_ITERATION; i++) {
  FastList list;
  synchronized (this) {
   list = queue;
   if (list == null) {
    emitting = false;
    return;
   }
   queue = null;
  }
  for (Object o : list.array) {
   if (o == null) {
    break;
   }
   try {
    if (nl.accept(actual, o)) {
     terminated = true;
     return;
    }
   } catch (Throwable e) {
    terminated = true;
    Exceptions.throwIfFatal(e);
    actual.onError(OnErrorThrowable.addValueAsLastCause(e, t));
    return;
   }
  }
 }
}
}

处理方式很简单，如果有其他线程在发射数据，那就将数据放置到队列中，等待下次发射。这保证了同一时间只会有一个线程调用onNext，onComplete和onError这些方法。

但是这样操作显然是会造成性能的影响的，所以RxJava并不会把所有的操作都打上线程安全的标签。

在这里就要引申出一个问题，那就是使用者对create方法的滥用，其实这个方法不应该被使用者频繁的调用的，因为你必须要小心的处理所有的数据发射，接收的逻辑。相反的，使用已有的操作符能很好的解决这个问题，所以下次大家在遇到问题的时候不要简单的使用create去自己写，而是应该想想有没有现成的操作符可以完成相应的需求。

RxJava中的一些操作符

RxJava中有一些操作符也和多线程并发有关，下面让我来讲一讲merge和concat，以及他们的一些变种操作符。

对于多线程发射数据，有时候我们需要得到的结果也保持和发射时候一样的顺序，这个时候如果我们使用merge这个操作符去结合多个发射源，那么就会产生一定的问题了(例子中做了非常不好的示范——使用了create操作符，请大家不要学习这样的写法，这里单纯是为了求证结果)。

Observable o1 = Observable.create(new Observable.OnSubscribe<Integer>() {
@Override
public void call(final Subscriber<? super Integer> subscriber) {
 new Thread(new Runnable() {
  @Override
  public void run() {
   try {
    Thread.sleep(1000);
    subscriber.onNext(1);
    subscriber.onCompleted();
   } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
   }
  }
 }).start();
}
});
Observable o2 = Observable.create(new Observable.OnSubscribe<Integer>() {
@Override
public void call(Subscriber<? super Integer> subscriber) {
 subscriber.onNext(2);
 subscriber.onCompleted();
}
});

Observable.merge(o1,o2)
 .subscribe(new Subscriber<Integer>() {
  @Override
  public void onCompleted() {

}

@Override
  public void onError(Throwable e) {

}

@Override
  public void onNext(Integer i) {
   Log.d("TAG", "onNext: " + i);
  }
 });

对于这样的场景，我们得到的答案将是2,1而不是先得到o1发射的数据，再获取o2的数据。

究其原因，就是因为merge其实就是给什么传什么，也不会去管数据发射的顺序：

@Override
public void onNext(Observable<? extends T> t) {
 if (t == null) {
   return;
 }
 if (t == Observable.empty()) {
   emitEmpty();
 } else
 if (t instanceof ScalarSynchronousObservable) {
   tryEmit(((ScalarSynchronousObservable<? extends T>)t).get());
 } else {
   InnerSubscriber<T> inner = new InnerSubscriber<T>(this, uniqueId++);
   addInner(inner);
   t.unsafeSubscribe(inner);
   emit();
 }
}

可以看到在经过lift操作之后，对应的中间人MergeSubscriber的onNext，没有什么多余的代码，所以在多个Observable从多线程中发射数据的时候，顺序当然不能得到保证。

一个单词说明这个问题：interleaving——交错。merge后的数据源可能是交错的。由于merge有这样数据交错的问题，所以它的变种—flatMap也会有同样的问题。

对于这样的场景，我们可以使用concat操作符来完成：

Concat waits to subscribe to each additional Observable that you pass to it until the previous Observable completes.

根据文档，我们知道concat操作符是一个接一个的处理数据源的数据的。

if (wip.getAndIncrement() != 0) {
 return;
}

final int delayErrorMode = this.delayErrorMode;

for (;;) {
 if (actual.isUnsubscribed()) {
   return;
 }

if (!active) {
   if (delayErrorMode == BOUNDARY) {
     if (error.get() != null) {
       Throwable ex = ExceptionsUtils.terminate(error);
       if (!ExceptionsUtils.isTerminated(ex)) {
         actual.onError(ex);
       }
       return;
     }
   }

boolean mainDone = done;
   Object v = queue.poll();
   boolean empty = v == null;

if (mainDone && empty) {
     Throwable ex = ExceptionsUtils.terminate(error);
     if (ex == null) {
       actual.onCompleted();
     } else
     if (!ExceptionsUtils.isTerminated(ex)) {
       actual.onError(ex);
     }
     return;
   }

if (!empty) {

Observable<? extends R> source;

try {
       source = mapper.call(NotificationLite.<T>instance().getValue(v));
     } catch (Throwable mapperError) {
       Exceptions.throwIfFatal(mapperError);
       drainError(mapperError);
       return;
     }

if (source == null) {
       drainError(new NullPointerException("The source returned by the mapper was null"));
       return;
     }

if (source != Observable.empty()) {

if (source instanceof ScalarSynchronousObservable) {
         ScalarSynchronousObservable<? extends R> scalarSource = (ScalarSynchronousObservable<? extends R>) source;

active = true;

arbiter.setProducer(new ConcatMapInnerScalarProducer<T, R>(scalarSource.get(), this));
       } else {
         ConcatMapInnerSubscriber<T, R> innerSubscriber = new ConcatMapInnerSubscriber<T, R>(this);
         inner.set(innerSubscriber);

if (!innerSubscriber.isUnsubscribed()) {
           active = true;

source.unsafeSubscribe(innerSubscriber);
         } else {
           return;
         }
       }
       request(1);
     } else {
       request(1);
       continue;
     }
   }
 }
 if (wip.decrementAndGet() == 0) {
   break;
 }
}

通过源码我们可以知道，active字段就保证了如果上一个数据源还没有发射完数据，就会一直在for循环中等待，直到上一个数据源发射完了数据重置了active字段。

对于concat，其实还存在一个问题，那就是多个Observable变成了串行，会大大的增加整个RxJava事件流的处理时间，对于这个场景，我们可以使用concatEager来解决。concatEager的源码就不带大家分析了，有兴趣的同学可以自行查看。

总结

这篇文章比较短，讲的东西也比较浅显，其实就是讨论了一下RxJava中多线程并发的几个问题。最后我想说，RxJava并不是什么高大上的东西，在你的项目引入之前，要考虑一下是否真的有必要这么做。就算真的有场景需要RxJava，也请不要一口气把项目中所有的操作都换成RxJava，一些简单的操作不一定需要使用RxJava的操作符的实现，用了反而降低了代码的可读性，切勿为了使用Rx而使用Rx。

好了，以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，如果有疑问大家可以留言交流。

来源：http://zjutkz.net/2017/02/09/浅谈RxJava与多线程并发/