『译』Coroutines 与 RxJava 异部机制对比之异步编程

概述

在这个系列的博客中,我将比较 Kotlin 协程(注:原文链接在这里,出于阅读方便替换为中文文档地址,下文也会有类似注明,将不再赘述)与 RxJava,当 Android 开发者使用这两者解决一个通用的问题:异步编程。

用例:为了更快的启动应用,异步创建 “巨大的” 对象

启动时间性能优化(注:原文链接在这里)注意事项!如果你想让你的应用启动快到飞起,如何处理对象创建是非常重要的。

有些运算可能会耗费一些时间(比如:初始化 “巨大的” 对象)。你并不会想这些发生在主线程中!因为如果这样,你的应用将会跳帧同时用户将感到延时卡顿。什么场景会带来这样的影响呢?SDK 初始化,创建 crypto 对象(注:通常指加密算法),等等。

因此我们第一个用例,我们就想在一个后台线程中,执行一个耗时的运算。

RxJava

尽管 RxJava 是一个为 Java 虚拟机编写的响应式扩展库,你也可以用它来在后台执行异步任务。

在这个场景中,我们暂且忽略 RxJava 流传输元素的能力,我们仅仅需要初始化一些东西。

哪个 RxJava 的运算符能够实现我们上述需求呢?那就是 Completable

根据 RxJava 文档:Completable 代表一个延期的运算,除了表明完成或异常之外它没有任何价值。

我们如何创建一个 Completable 并初始化我们想要的耗时对象呢?

fun initializeObjectsAsync(): Completable {
    return Completable.create { emitter ->
        try {
            heavyInitialization()
            if (emitter != null && !emitter.isDisposed) {
                emitter?.onComplete()
            }
        } catch (e: Exception) {
            if (emitter != null && !emitter.isDisposed) {
                emitter?.onError(e)
            }
        }
    }
}

正如你看到的,我们创建了一个函数,它将返回一个 Completable 对象。在这个函数里,我们使用 Completable.create 自定义了一个 Completable ,它将持有一个发射器(这个对象将默认的订阅它)。

在执行完耗时初始化任务后,我们将通知这个发射器任务成功。如果初始化异常也将通知它。这是因为发射器是一个 CompletableEmitter 类型的对象并且 onCompleteonError 可以及时的将结果告知订阅者。

另一个方法,你可以采用 Completable.fromCallable() 实现它:

fun initializeObjectsAsync(): Completable {
    return Completable.fromCallable({
            heavyInitialization()
    })
}

我们如何消费上面的函数呢?

众所周知,在 RxJava 中,Observables 和 Completable ,是 “冷”的(注:这里的 “冷” 就是指,RxJava 中的订阅观察者模式,Observable 直到有观察者订阅的时候它才开始发射数据)。这意味着只有当我们订阅后,Completable.create 里面的代码才会被执行。记住这一点,它将在你每次订阅的时候执行。

由于我们必须订阅 Completable ,我们又要在之前创建的 initializeObjectsAsync 函数的基础上创建一个函数,如下:

fun initializeObjects() {
    initializeObjectsAsync()
        .subscribeOn(Schedulers.computation())
        .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
        .subscribe({
            // The initialization succeeded!
            // We can perform UI changes here 
        }, {
            // An Error occurred!
        })
}

(注:接下来 4 段内容都可以视为作者在解释上面这一段代码,真是苦口婆心呐_,翻译后觉得可能有些拖沓😂)

我们如何告知 RxJava 在后台线程执行我们想要的初始化任务呢?我们使用 subscribeOn 运算符来告知 RxJava 我们想要在后台线程中执行 Completable.create 的内置代码。

如果我们想当初始化被完成后,使一些 UI 发生改变,我们可以使用 observeOn 运算符告知 RxJava 我们想在主线程中监听回调结果。

Only when you subscribe to the Completable, will the code inside Completable.create be executed.(注:这句话上面已经翻译过了,就不再重复翻译了,个人觉得作者之所以叕在这里强调这句话,初衷是为了让读者铭记 RxJava 观察者和订阅者模式 “冷” 的概念)

在定义好线程后,我们通过订阅开启 Completable 然后在它执行完成后获取通知。我们使用 .subscribe(successBlockOfCode,failureBlockOfCode) 来实现,获取结果,代码块 successBlockOfCode 代表成功的场景,而第二个代码块 failureBlockOfCode 代表失败的场景。


如果我们要在 Activity 中执行这段代码,示例如下:

override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
    super.onCreate(savedInstanceState)
    setContentView(R.layout.activity_main)

    initializeObjects()
}

接下来,我们需要思考如何使用 Coroutines 来实现同样的功能呢?

Kotlin 协程

使用协程更简单!从概念上讲,协程类似于线程,不同在于:我们能编写连续的代码同时让它们运行在特殊的线程里。(注:作者在尝试说明协程和线程是有区别的,大家可以自行 Google 相信会得到答案,此外推荐一篇不错的关于协程的译文 —— 深入 Kotlin 协程

我将在另一篇博客里写有关 RxJava 和协程的“线程化”(注:这里有点难倒我了😂,原文叫 threading 很难翻,叫线程的话明显不对,姑且叫线程化吧)。现在,你需要了解我们在使用协程时可以定义的线程化策略 CoroutineContextCoroutineDispatcher。我们可以创建一个协程通过 CoroutineBuilder 指定一个 CoroutineContext。

CoroutineBuilder 是一个函数,用于创建 Coroutine,执行一段代码块,然后以某种形式让你访问它们的结果。相关的 CoroutineBuilder 有:launch,async,runBlocking等等。

倘若我们想在 onCreate 方法之前调用 heavyInitialization() 方法,我们能使用 CoroutineBuilder launch来创建一个协程,然后执行这个耗时的初始化代码块,如下:

fun initializeObjects() {
    launch(CommonPool) {
        heavyInitialization()
    }
}

这个 CoroutineDispatcher CommonPool 类似于 RxJava 的 Schedulers.computation() 。这个将执行代码于后台从而不用担心阻塞。

让我们仿造上面 RxJava 实现的例子,我们想知道当它完成或者失败初始化任务的场景,代码如下:

fun initializeObjects() {
    launch(CommonPool) {
        try {
            heavyInitialization()
            // The initialization succeeded!
            withContext(UI) {
                // We can perform UI changes here
            }
        } catch (e: Exception) {
            // An Error occurred!
        }
    }
}

由于这个代码内置于协程(它被称之为 suspending lambda)被序列化执行,heavyInitialization() 之后可执行初始化成功代码。

我们是如何切换到 UI 线程然后执行 UI 变更的呢?你能在协程中调用 withContext 函数,使用另一个 CoroutineContext 在它的内部执行代码块。主要是,它将切换到 Android UI 线程执行这些代码。

在这个例子中我们看到的 UI CoroutineContext 并不是标准 Kotlin 协程库的一部分。由于它是 Android 特有,故它是存在于另一个库中:org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-android:$kotlin_coroutines_version

第二个用例:在后台处理一个斐波纳契的示例

在我们的第二个用例中,除了需要在后台执行一些事情,我们还想返回一个有效的值。现在,我们想实现当用户按压一个按钮,计算一个斐波纳契的数字。

想像我们就通过下面代码来计算一个斐波纳契的数字:

private fun fib(n: Long): Long {        
    return if (n <= 1) n        
    else fib(n - 1) + fib(n - 2)    
}

我们要如何在后台计算这个并返回它的结果呢?

RxJava

我们已经在第一个用例中看过了大多数的概念。我们需要构建一个 RxJava 运算符然后返回一个对象。我们可以使用 Single 来实现这一需求!

fun fibonacciAsync(number: Long): Single<Long> = 
    Single.create({ emitter ->
            val result = fib(number) 
            if (emitter != null && !emitter.isDisposed) {       
                 emitter.onSuccess(result)
            }
})

当我们订阅它时 Single.create 内的代码将被执行,然后用之前同样的方式我们能消费它。当我们接收用户的交互,我们只需订阅 Single 然后返回斐波纳契的值。

你也可以使用 fromCallable 函数,就如我们在 Completable 示例中看过的:

fun fibonacciAsync(number: Long): Single<Long> = 
    Single.fromCallable({
        return fib(number)
    })

我们需要一个数字作为这个函数的参数。我们能从一个 EditText 中获取,示例如下:

@OnClick(R.id.my_button)
fun onButtonClicked() { 
    fibonacciAsync(numberInputEditText.text.toString().toLong())
       .subscribeOn(Schedulers.computation())
       .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
       .subscribe({ fibonacciNumber -> 
           //Update UI with the result 
           myTextView.text = fibonacciNumber
       },{
           // Error happened
       })
}

Kotlin 协程

这个示例和上一个一样简单。代码如下:

@OnClick(R.id.my_button)
fun onButtonClicked() { 
    launch(CommonPool) {
        val result = fib(
            numberInputEditText.text.toString().toLong()
        )
        withContext(UI) {
            fibonacciResultTextView.text = result
        }
    }
}
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