RxJS 系列目录

• RxJS 系列之一 - Functional Programming 简介
• RxJS 系列之二 - Observable 详解
• RxJS 系列之三 - Operators 详解
• RxJS 系列之四 - Subject 详解 (本文)
• RxJS 系列之五 - RxJS 实战 (未完成)
• RxJS 系列之六 - RxJS 在 Angular 2 中的应用 (未完成)

Observer Pattern

观察者模式定义

观察者模式又叫发布订阅模式（Publish/Subscribe），它定义了一种一对多的关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象，这个主题对象的状态发生变化时就会通知所有的观察者对象，使得它们能够自动更新自己。

我们可以使用日常生活中，期刊订阅的例子来形象地解释一下上面的概念。期刊订阅包含两个主要的角色：期刊出版方和订阅者，他们之间的关系如下：

• 期刊出版方 - 负责期刊的出版和发行工作
• 订阅者 - 只需执行订阅操作，新版的期刊发布后，就会主动收到通知，如果取消订阅，以后就不会再收到通知

在观察者模式中也有两个主要角色：Subject (主题) 和 Observer (观察者) 。它们分别对应例子中的期刊出版方和订阅者。接下来我们来看张图，从而加深对上面概念的理解。

观察者模式结构

观察者模式实战

Subject 类定义

class Subject {constructor() {this.observerCollection = [];}addObserver(observer) { // 添加观察者this.observerCollection.push(observer);}deleteObserver(observer) { // 移除观察者let index = this.observerCollection.indexOf(observer);if(index >= 0) this.observerCollection.splice(index, 1);}notifyObservers() { // 通知观察者this.observerCollection.forEach((observer)=>observer.notify());}
}复制代码

Observer 类定义

class Observer {constructor(name) {this.name = name;}notify() {console.log(`${this.name} has been notified.`);}
}复制代码

使用示例

let subject = new Subject(); // 创建主题对象let observer1 = new Observer('semlinker'); // 创建观察者A - 'semlinker'
let observer2 = new Observer('lolo'); // 创建观察者B - 'lolo'subject.addObserver(observer1); // 注册观察者A
subject.addObserver(observer2); // 注册观察者Bsubject.notifyObservers(); // 通知观察者subject.deleteObserver(observer1); // 移除观察者Asubject.notifyObservers(); // 验证是否成功移除复制代码

以上代码成功运行后控制台的输出结果：

semlinker has been notified.
lolo has been notified.
lolo has been notified.复制代码

Observable subscribe

在介绍 RxJS - Subject 之前，我们先来看个示例：

const interval$ = Rx.Observable.interval(1000).take(3);interval$.subscribe({next: value => console.log('Observer A get value: ' + value);
});setTimeout(() => {interval$.subscribe({next: value => console.log('Observer B get value: ' + value);});
}, 1000);复制代码

以上代码运行后，控制台的输出结果：

Observer A get value: 0
Observer A get value: 1
Observer B get value: 0
Observer A get value: 2
Observer B get value: 1
Observer B get value: 2复制代码

通过以上示例，我们可以得出以下结论：

• Observable 对象可以被重复订阅
• Observable 对象每次被订阅后，都会重新执行

上面的示例，我们可以简单地认为两次调用普通的函数，具体参考以下代码：

function interval() {setInterval(() => console.log('..'), 1000);
}interval();setTimeout(() => {interval();
}, 1000);复制代码

Observable 对象的默认行为，适用于大部分场景。但有些时候，我们会希望在第二次订阅的时候，不会从头开始接收 Observable 发出的值，而是从第一次订阅当前正在处理的值开始发送，我们把这种处理方式成为组播 (multicast)，那我们要怎么实现呢 ？回想一下我们刚才介绍过观察者模式，你脑海中是不是已经想到方案了。没错，我们可以通过自定义 Subject 来实现上述功能。

自定义 Subject

Subject 类定义

class Subject {   constructor() {this.observers = [];}addObserver(observer) { this.observers.push(observer);}next(value) {  this.observers.forEach(o => o.next(value));    }error(error){ this.observers.forEach(o => o.error(error));}complete() {this.observers.forEach(o => o.complete());}
}复制代码

使用示例

const interval$ = Rx.Observable.interval(1000).take(3);
let subject = new Subject();let observerA = {next: value => console.log('Observer A get value: ' + value),error: error => console.log('Observer A error: ' + error),complete: () => console.log('Observer A complete!')
};var observerB = {next: value => console.log('Observer B get value: ' + value),error: error => console.log('Observer B error: ' + error),complete: () => console.log('Observer B complete!')
};subject.addObserver(observerA); // 添加观察者A
interval$.subscribe(subject); // 订阅interval$对象
setTimeout(() => {subject.addObserver(observerB); // 添加观察者B
}, 1000);复制代码

以上代码运行后，控制台的输出结果：

Observer A get value: 0
Observer A get value: 1
Observer B get value: 1
Observer A get value: 2
Observer B get value: 2
Observer A complete!
Observer B complete!复制代码

通过自定义 Subject，我们实现了前面提到的功能。接下来我们进入正题 - RxJS Subject。

RxJS Subject

首先我们通过 RxJS Subject 来重写一下上面的示例：

const interval$ = Rx.Observable.interval(1000).take(3);
let subject = new Rx.Subject();let observerA = {next: value => console.log('Observer A get value: ' + value),error: error => console.log('Observer A error: ' + error),complete: () => console.log('Observer A complete!')
};var observerB = {next: value => console.log('Observer B get value: ' + value),error: error => console.log('Observer B error: ' + error),complete: () => console.log('Observer B complete!')
};subject.subscribe(observerA); // 添加观察者A
interval$.subscribe(subject); // 订阅interval$对象
setTimeout(() => {subject.subscribe(observerB); // 添加观察者B
}, 1000);复制代码

RxJS Subject 源码片段

/*** Suject继承于Observable */
export class Subject extends Observable {constructor() {super();this.observers = []; // 观察者列表this.closed = false;this.isStopped = false;this.hasError = false;this.thrownError = null;}next(value) {if (this.closed) {throw new ObjectUnsubscribedError();}if (!this.isStopped) {const { observers } = this;const len = observers.length;const copy = observers.slice();for (let i = 0; i < len; i++) { // 循环调用观察者next方法，通知观察者copy[i].next(value);}}}error(err) {if (this.closed) {throw new ObjectUnsubscribedError();}this.hasError = true;this.thrownError = err;this.isStopped = true;const { observers } = this;const len = observers.length;const copy = observers.slice();for (let i = 0; i < len; i++) { // 循环调用观察者error方法copy[i].error(err);}this.observers.length = 0;}complete() {if (this.closed) {throw new ObjectUnsubscribedError();}this.isStopped = true;const { observers } = this;const len = observers.length;const copy = observers.slice();for (let i = 0; i < len; i++) { // 循环调用观察者complete方法copy[i].complete();}this.observers.length = 0; // 清空内部观察者列表}
}复制代码

通过 RxJS Subject 示例和源码片段，对于 Subject 我们可以得出以下结论：

• Subject 既是 Observable 对象，又是 Observer 对象
• 当有新消息时，Subject 会对内部的 observers 列表进行组播 (multicast)

Angular 2 RxJS Subject 应用

在 Angular 2 中，我们可以利用 RxJS Subject 来实现组件通信，具体示例如下：

message.service.ts

import { Injectable } from '@angular/core';
import {Observable} from 'rxjs/Observable';
import { Subject } from 'rxjs/Subject';@Injectable()
export class MessageService {private subject = new Subject<any>();sendMessage(message: string) {this.subject.next({ text: message });}clearMessage() {this.subject.next();}getMessage(): Observable<any> {return this.subject.asObservable();}
}复制代码

home.component.ts

import { Component } from '@angular/core';import { MessageService } from '../_services/index';@Component({moduleId: module.id,templateUrl: 'home.component.html'
})export class HomeComponent {constructor(private messageService: MessageService) {}sendMessage(): void { // 发送消息this.messageService.sendMessage('Message from Home Component to App Component!');}clearMessage(): void { // 清除消息this.messageService.clearMessage();}
}复制代码

app.component.ts

import { Component, OnDestroy } from '@angular/core';
import { Subscription } from 'rxjs/Subscription';import { MessageService } from './_services/index';@Component({moduleId: module.id,selector: 'app',templateUrl: 'app.component.html'
})export class AppComponent implements OnDestroy {message: any;subscription: Subscription;constructor(private messageService: MessageService) {this.subscription = this.messageService.getMessage().subscribe(message => { this.message = message; });}ngOnDestroy() {this.subscription.unsubscribe();}
}复制代码

以上示例实现的功能是组件之间消息通信，即 HomeComponent 子组件，向 AppComponent 父组件发送消息。代码运行后，浏览器的显示结果如下：

Plunker 示例

Subject 存在的问题

因为 Subject 在订阅时，是把 observer 存放到观察者列表中，并在接收到新值的时候，遍历观察者列表并调用观察者上的 next 方法，具体如下：

next(value) {if (this.closed) {throw new ObjectUnsubscribedError();}if (!this.isStopped) {const { observers } = this;const len = observers.length;const copy = observers.slice();for (let i = 0; i < len; i++) { // 循环调用观察者next方法，通知观察者copy[i].next(value);}}
}复制代码

这样会有一个大问题，如果某个 observer 在执行时出现异常，却没进行异常处理，就会影响到其它的订阅者，具体示例如下：

const source = Rx.Observable.interval(1000);
const subject = new Rx.Subject();const example = subject.map(x => {if (x === 1) {throw new Error('oops');}return x;
});
subject.subscribe(x => console.log('A', x));
example.subscribe(x => console.log('B', x));
subject.subscribe(x => console.log('C', x));source.subscribe(subject);复制代码

以上代码运行后，控制台的输出结果：

A 0
B 0
C 0
A 1
Rx.min.js:74 Uncaught Error: oops复制代码

JSBin - Subject Problem Demo

在代码运行前，大家会认为观察者B 会在接收到 1 值时抛出异常，观察者 A 和 C 仍会正常运行。但实际上，在当前的 RxJS 版本中若观察者 B 报错，观察者 A 和 C 也会停止运行。那么应该如何解决这个问题呢？目前最简单的方式就是为所有的观察者添加异常处理，更新后的代码如下：

const source = Rx.Observable.interval(1000);
const subject = new Rx.Subject();const example = subject.map(x => {if (x === 1) {throw new Error('oops');}return x;
});subject.subscribe(x => console.log('A', x),error => console.log('A Error:' + error)
);example.subscribe(x => console.log('B', x),error => console.log('B Error:' + error)
);subject.subscribe(x => console.log('C', x),error => console.log('C Error:' + error)
);source.subscribe(subject);复制代码

JSBin - RxJS Subject Problem Solved Demo

RxJS Subject & Observable

Subject 其实是观察者模式的实现，所以当观察者订阅 Subject 对象时，Subject 对象会把订阅者添加到观察者列表中，每当有 subject 对象接收到新值时，它就会遍历观察者列表，依次调用观察者内部的 next() 方法，把值一一送出。

Subject 之所以具有 Observable 中的所有方法，是因为 Subject 类继承了 Observable 类，在 Subject 类中有五个重要的方法：

• next - 每当 Subject 对象接收到新值的时候，next 方法会被调用
• error - 运行中出现异常，error 方法会被调用
• complete - Subject 订阅的 Observable 对象结束后，complete 方法会被调用
• subscribe - 添加观察者
• unsubscribe - 取消订阅 (设置终止标识符、清空观察者列表)

BehaviorSubject

BehaviorSubject 定义

BehaviorSubject 源码片段

export class BehaviorSubject extends Subject {constructor(_value) { // 设置初始值super();this._value = _value;}get value() { // 获取当前值return this.getValue();}_subscribe(subscriber) {const subscription = super._subscribe(subscriber);if (subscription && !subscription.closed) {subscriber.next(this._value); // 为新的订阅者发送当前最新的值}return subscription;}getValue() {if (this.hasError) {throw this.thrownError;}else if (this.closed) {throw new ObjectUnsubscribedError();}else {return this._value;}}next(value) { // 调用父类Subject的next方法，同时更新当前值super.next(this._value = value);}
}复制代码

BehaviorSubject 应用

有些时候我们会希望 Subject 能保存当前的最新状态，而不是单纯的进行事件发送，也就是说每当新增一个观察者的时候，我们希望 Subject 能够立即发出当前最新的值，而不是没有任何响应。具体我们先看一下示例：

var subject = new Rx.Subject();var observerA = {next: value => console.log('Observer A get value: ' + value),error: error => console.log('Observer A error: ' + error),complete: () => console.log('Observer A complete!')
};var observerB = {next: value => console.log('Observer B get value: ' + value),error: error => console.log('Observer B error: ' + error),complete: () => console.log('Observer B complete!')
};subject.subscribe(observerA);subject.next(1);
subject.next(2);
subject.next(3);setTimeout(() => {subject.subscribe(observerB); // 1秒后订阅
}, 1000);复制代码

以上代码运行后，控制台的输出结果：

Observer A get value: 1
Observer A get value: 2
Observer A get value: 3复制代码

通过输出结果，我们发现在 observerB 订阅 Subject 对象后，它再也没有收到任何值了。因为 Subject 对象没有再调用 next() 方法。但很多时候我们会希望 Subject 对象能够保存当前的状态，当新增订阅者的时候，自动把当前最新的值发送给订阅者。要实现这个功能，我们就需要使用 BehaviorSubject。

BehaviorSubject 跟 Subject 最大的不同就是 BehaviorSubject 是用来保存当前最新的值，而不是单纯的发送事件。BehaviorSubject 会记住最近一次发送的值，并把该值作为当前值保存在内部的属性中。接下来我们来使用 BehaviorSubject 重新一下上面的示例：

var subject = new Rx.BehaviorSubject(0); // 设定初始值var observerA = {next: value => console.log('Observer A get value: ' + value),error: error => console.log('Observer A error: ' + error),complete: () => console.log('Observer A complete!')
};var observerB = {next: value => console.log('Observer B get value: ' + value),error: error => console.log('Observer B error: ' + error),complete: () => console.log('Observer B complete!')
};subject.subscribe(observerA);subject.next(1);
subject.next(2);
subject.next(3);setTimeout(() => {subject.subscribe(observerB); // 1秒后订阅
}, 1000);复制代码

以上代码运行后，控制台的输出结果：

Observer A get value: 0
Observer A get value: 1
Observer A get value: 2
Observer A get value: 3
Observer B get value: 3复制代码

JSBin - BehaviorSubject

ReplaySubject

ReplaySubject 定义

ReplaySubject 源码片段

export class ReplaySubject extends Subject {constructor(bufferSize = Number.POSITIVE_INFINITY, windowTime = Number.POSITIVE_INFINITY, scheduler) {super();this.scheduler = scheduler;this._events = []; // ReplayEvent对象列表this._bufferSize = bufferSize < 1 ? 1 : bufferSize; // 设置缓冲区大小this._windowTime = windowTime < 1 ? 1 : windowTime;}next(value) {const now = this._getNow();this._events.push(new ReplayEvent(now, value));this._trimBufferThenGetEvents();super.next(value);}_subscribe(subscriber) {const _events = this._trimBufferThenGetEvents(); // 过滤ReplayEvent对象列表let subscription;if (this.closed) {throw new ObjectUnsubscribedError();}...else {this.observers.push(subscriber);subscription = new SubjectSubscription(this, subscriber);}...const len = _events.length;// 重新发送设定的最后bufferSize个值for (let i = 0; i < len && !subscriber.closed; i++) {subscriber.next(_events[i].value);}...return subscription;}
}class ReplayEvent {constructor(time, value) {this.time = time;this.value = value;}
}复制代码

ReplaySubject 应用

有些时候我们希望在 Subject 新增订阅者后，能向新增的订阅者重新发送最后几个值，这时我们就可以使用 ReplaySubject ，具体示例如下：

var subject = new Rx.ReplaySubject(2); // 重新发送最后2个值var observerA = {next: value => console.log('Observer A get value: ' + value),error: error => console.log('Observer A error: ' + error),complete: () => console.log('Observer A complete!')
};var observerB = {next: value => console.log('Observer B get value: ' + value),error: error => console.log('Observer B error: ' + error),complete: () => console.log('Observer B complete!')
};subject.subscribe(observerA);subject.next(1);
subject.next(2);
subject.next(3);setTimeout(() => {subject.subscribe(observerB); // 1秒后订阅
}, 1000);复制代码

以上代码运行后，控制台的输出结果：

Observer A get value: 1
Observer A get value: 2
Observer A get value: 3
Observer B get value: 2
Observer B get value: 3复制代码

可能会有人认为 ReplaySubject(1) 是不是等同于 BehaviorSubject，其实它们是不一样的。在创建BehaviorSubject 对象时，是设置初始值，它用于表示 Subject 对象当前的状态，而 ReplaySubject 只是事件的重放。

JSBin - ReplaySubject

AsyncSubject

AsyncSubject 定义

AsyncSubject 源码片段

export class AsyncSubject extends Subject {constructor() {super(...arguments);this.value = null;this.hasNext = false;this.hasCompleted = false; // 标识是否已完成}_subscribe(subscriber) {if (this.hasError) {subscriber.error(this.thrownError);return Subscription.EMPTY;}else if (this.hasCompleted && this.hasNext) { // 等到完成后，才发出最后的值subscriber.next(this.value);subscriber.complete();return Subscription.EMPTY;}return super._subscribe(subscriber);}next(value) {if (!this.hasCompleted) { // 若未完成，保存当前的值this.value = value;this.hasNext = true;}}
}复制代码

AsyncSubject 应用

AsyncSubject 类似于 last 操作符，它会在 Subject 结束后发出最后一个值，具体示例如下：

var subject = new Rx.AsyncSubject();var observerA = {next: value => console.log('Observer A get value: ' + value),error: error => console.log('Observer A error: ' + error),complete: () => console.log('Observer A complete!')};var observerB = {next: value => console.log('Observer B get value: ' + value),error: error => console.log('Observer B error: ' + error),complete: () => console.log('Observer B complete!')};subject.subscribe(observerA);subject.next(1);subject.next(2);subject.next(3);subject.complete();setTimeout(() => {subject.subscribe(observerB); // 1秒后订阅}, 1000);复制代码

以上代码运行后，控制台的输出结果：

Observer A get value: 3
Observer A complete!
Observer B get value: 3
Observer B complete!复制代码

JSBin - AsyncSubject

参考资源

• Understanding Subjects in RxJS
• 30 天精通 RxJS (22) - 什么是 Subject
• Communicating Between Components with Observable & Subject