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());
}
}
Observer 类定义
class Observer {
constructor(name) {
this.name = name;
}
notify() {
console.log(`${this.name} has been notified.`);
}
}
使用示例
let subject = new Subject(); // 创建主题对象
let observer1 = new Observer('semlinker'); // 创建观察者A - 'semlinker'
let observer2 = new Observer('lolo'); // 创建观察者B - 'lolo'
subject.addobserver(observer1); // 注册观察者A
subject.addobserver(observer2); // 注册观察者B
subject.notifyObservers(); // 通知观察者
subject.deleteObserver(observer1); // 移除观察者A
subject.notifyObservers(); // 验证是否成功移除
以上代码成功运行后控制台的输出结果：
semlinker has been notified. lolo has been notified. lolo has been notified.
Observable subscribe
在介绍 RxJS - Subject 之前，我们先来看个示例：
const interval$ = 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);
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
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);
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());
}
}
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);
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!
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),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);
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
}
}
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();
}
}
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();
}
}
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();
}
}
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);
}
}
}
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);
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
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',error => console.log('B Error:' + error)
);
subject.subscribe(
x => console.log('C',error => console.log('C Error:' + error)
);
source.subscribe(subject);
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);
}
}
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),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);
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
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),1000);
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
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;
}
}
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),1000);
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
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;
}
}
}
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),complete: () => console.log('Observer A complete!')
};
var observerB = {
next: value => console.log('Observer B get value: ' + value),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);
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!
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