Android 面试知识点记录——Rxjava与协程

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作者：浪人笔记

Rxjava

  • Rxjava常用操作符
  • map和flatMap有什么区别
  • Rxjava1.0和Rxjava2.0有什么区别？
  • subscribeOn与observeOn多次执行会怎么样？
  • Rxjava是怎么切回到主线程的

协程

  • 进程、线程、协程的区别
  • 什么回调地狱以及协程在这方面的处理
  • 开发中怎么选择合适的调度器

Rxjava

Rxjava常用操作符

  • map() 操作符：用于将流中的每个元素通过一个函数转换为另一个元素。
  • flatMap() 操作符：用于将流中的每个元素通过一个函数转换为多个元素，并将这些元素组合成一个新的流。
  • filter() 操作符：用于过滤流中的元素，只保留符合条件的元素。
  • take() 操作符：用于从流中取前 n 个元素。
  • reduce() 操作符：用于将流中的元素通过一个函数进行累加，得到一个最终结果。
  • scan() 操作符：用于将流中的元素通过一个函数进行累加，得到每一步的中间结果。
  • concat() 操作符：用于将多个流组合成一个新的流。
  • merge() 操作符：用于将多个流合并成一个新的流。
  • zip() 操作符：用于将多个流中的元素按顺序一一组合成一个新的元素，并形成一个新的流。
    -debounce() 操作符：用于过滤流中发射过快的元素，只保留一个元素。

map和flatMap有什么区别

  • map 和 flatMap 都可以用来对数据流中的数据进行变换，但它们的实现方式有所不同。map 只进行一次变换，并将变换后的结果发射出去，而 flatMap 则进行多次变换，并将得到的 Observable 合并成一个新的 Observable 发射出去

在源码层面，map 操作符的实现非常简单，它实际上就是在原有的 Observable 上添加了一个新的 MapObservable 观察者，并将变换函数作为参数传递给 MapObservable。在 MapObservable 的 onNext 方法中，会将接收到的元素传递给变换函数进行变换，并将变换后的结果作为新的元素发射出去。

public final  Observable map(Function mapper) {
    ObjectHelper.requireNonNull(mapper, "mapper is null");
    return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableMap(this, mapper));
}

在源码层面，flatMap 操作符的实现相对比较复杂。它实际上是在原有的 Observable 上添加了一个新的 FlatMapObservable 观察者，并将变换函数作为参数传递给 FlatMapObservable。在 FlatMapObservable 的 onNext 方法中，会将接收到的元素传递给变换函数进行变换，并得到一个新的 Observable。然后，它会将这个新的 Observable 注册到一个 FlatMapSubscriber 中，等待下一次数据的到来。当所有数据都处理完成后，FlatMapObservable 会调用 FlatMapSubscriber 的 onComplete 方法，将所有得到的 Observable 合并成一个新的 Observable，并将它发送给下游的观察者。

public final  Observable flatMap(Function> mapper) {
    return flatMap(mapper, false, bufferSize(), bufferSize());
}

public final  Observable flatMap(Function> mapper, boolean delayErrors, int maxConcurrency) {
    return flatMap(mapper, delayErrors, maxConcurrency, bufferSize());
}

public final  Observable flatMap(Function> mapper, boolean delayErrors, int maxConcurrency, int bufferSize) {
    ObjectHelper.requireNonNull(mapper, "mapper is null");
    ObjectHelper.verifyPositive(maxConcurrency, "maxConcurrency");
    ObjectHelper.verifyPositive(bufferSize, "bufferSize");
    if (this instanceof ScalarCallable) {
        ScalarCallable scalarCallable = (ScalarCallable)this;
        R r = scalarCallable.call();
        if (r == null) {
            return empty();
        }
        return ObservableScalarXMap.scalarXMap(r, mapper);
    }
    return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableFlatMap(this, mapper, delayErrors, maxConcurrency, bufferSize));
}

Rxjava1.0和Rxjava2.0有什么区别？

  1. 改进的异常处理：RxJava 2.0 改进了异常处理机制，使得开发者可以更好地处理异常，避免应用程序崩溃。
  2. 新的操作符：RxJava 2.0 引入了一些新的操作符，如 Flowable，Single 和 Completable，来取代旧版本的 Observable。这些新的操作符可以更好地处理背压（backpressure）和错误处理。
  3. 改进的背压支持：RxJava 2.0 引入了更好的背压支持，可以更好地处理在数据源发送大量数据时的情况。
  4. 改进的线程调度：RxJava 2.0 改进了线程调度机制，使得开发者可以更好地控制并发性。
    5.更好的性能：RxJava 2.0 在性能上也有所提升，可以更好地处理大量数据流。

总的来说，RxJava 2.0 在异常处理、背压支持、线程调度和性能等方面都有所改进和提升

什么是背压？怎么改进的？

背压（Backpressure）是指当数据产生速度大于消费速度，程序处理不过来是消息就会出现堆积。从而导致内存溢出、程序崩溃等问题。这种情况被称为背压问题

逻辑上的改进办法

  1. 生产者数量=消费者数量
  2. 节流,丢弃一部分请求
  3. 打包，把所有事件封装在一个集合中发送

Rxjava1.x的时候没有对背压的支持，只提供了onBackpressureBuffer(time)、onBackpressureDrop() 等）来缓解背压问题，但这些解决方案都只是对数据流进行了缓存或者丢弃处理

RxJava 2.0后 引入了新的数据类型 Flowable，它支持背压，并提供了更多的背压控制策略。

Flowable 类型是一个支持背压的数据源，可以通过 onBackpressureBuffer，onBackpressureDrop，onBackpressureLatest 等方式来处理背压问题。其中

  • onBackpressureBuffer 策略会在内存中缓存数据，直到消费者可以消费这些数据；
  • onBackpressureDrop 策略会在数据流中丢弃一部分数据，直到消费者可以消费；
  • onBackpressureLatest 策略会只保留最新的数据，丢弃旧数据。

另外Flowable 的方式和 Observable 类似,只是Flowable 在使用的时候需要注意要制定背压策略。

subscribeOn与observeOn多次执行会怎么样？

结论：subscribeOn只跟第一次指定的线程有关，执行多次跟最后一次有关。

  • subscribeOn只有第一次会生效，所以只跟第一次指定的线程有关。

当我们在一个 Observable中使用多个 subscribeOn 操作符时，它们的执行顺序只会影响到代码中的顺序，但实际上只有第一个 subscribeOn 会生效。原因是在 ObservableSubscribeOn 类的实现中，只会在第一个 subscribeOn 操作符中调用 scheduler.scheduleDirect 方法，后面的 subscribeOn 操作符调用该方法也会被拦截，也就不会改变 Observable 的执行线程。这就是为什么在同一个 Observable 中使用多个 subscribeOn 操作符时，只有第一个 subscribeOn 会生效的原因。

//Observable.java
 @Override
    public final void subscribe(Observer observer) {
    ...
         subscribeActual(observer);
    ...
    }
//-----------------
// ObservableSubscribeOn.java
 @Override
public void subscribeActual(Observer observer) {
    if (once) {
        source.subscribe(observer);
        return;
    }
    once = true;
    Scheduler scheduler = this.scheduler;
    SubscribeOnObserver parent = new SubscribeOnObserver(observer);
    observer.onSubscribe(parent);
    parent.setDisposable(scheduler.scheduleDirect(new SubscribeTask(parent, source)));
}
  • observeOn 执行多次跟最后一次有关。
@Override
protected void subscribeActual(Observer observer) {
    Scheduler.Worker worker = scheduler.createWorker();

    source.subscribe(new ObserveOnObserver(observer, worker, delayError, bufferSize));
}

其实比较好理解，subscribeOn理解为一个管道的入口，observeOn 理解为一个管道的出口。数据进去之后就没办法指定了，但是数据出来之前都可以在切换出口

Rxjava是怎么切回到主线程的

使用observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())，内部的实现其实是new Handler(Looper.getMainLooper())

public class MainThreadScheduler extends Scheduler {

    private static MainThreadScheduler INSTANCE;

    private MainThreadScheduler() {}

    public static MainThreadScheduler instance() {
        if (INSTANCE == null) {
            INSTANCE = new MainThreadScheduler();
        }
        return INSTANCE;
    }

    @NonNull
    @Override
    public Worker createWorker() {
        return new MainThreadWorker(new Handler(Looper.getMainLooper()));
    }

    private static class MainThreadWorker extends Worker {

        private final Handler mHandler;

        MainThreadWorker(Handler handler) {
            mHandler = handler;
        }

        @NonNull
        @Override
        public Disposable schedule(@NonNull Runnable runnable) {
            mHandler.post(runnable);
            return Disposables.empty();
        }

        @NonNull
        @Override
        public Disposable schedule(@NonNull Runnable runnable, long delay, @NonNull TimeUnit unit) {
            mHandler.postDelayed(runnable, unit.toMillis(delay));
            return Disposables.empty();
        }

        @Override
        public void dispose() {}

        @Override
        public boolean isDisposed() {
            return false;
        }
    }
}

协程

进程、线程、协程的区别

  • 进程（Process）是指操作系统中的一个执行单位，它有自己独立的内存空间和资源，可以执行独立的程序，是程序运行的基本单位。一个进程可以包含多个线程。
  • 线程（Thread）是进程中的一个执行单元，它共享进程的内存空间和资源，但具有独立的执行序列和运行堆栈。一个进程可以包含多个线程，线程之间可以并发执行，实现多任务处理。
  • 协程（Coroutine）是一种用户态的轻量级线程，由程序员自己控制调度，而不是由操作系统控制。协程可以在同一线程中实现并发执行，利用时间片轮转算法切换任务，避免了线程上下文切换带来的开销，可以提高程序的执行效率。

Kotlin 的协程是基于 Kotlin 标准库中的协程框架实现的。该框架基于一种称为“挂起函数”的特殊函数类型实现，这些函数可以暂停执行并在稍后的某个时候恢复执行，从而实现了协程的效果。不依赖于操作系统和编译器。

什么回调地狱以及协程在这方面的处理

回调地狱指的是在异步编程中，如果多次嵌套使用回调函数来处理异步操作，会造成代码的可读性和可维护性变差，代码逻辑难以理解和调试的情况。举个例子

getUserInfo(userId) { user ->
    getUserOrders(user.id) { orders ->
        for (order in orders) {
            getItems(order.id) { items ->
                for (item in items) {
                    processItem(item) { result ->
                        saveResult(result) {
                            // ...
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}

协程中的挂起函数写法是

suspend fun processOrders(userId: String) = withContext(Dispatchers.IO) {
    val user = getUserInfo(userId)
    val orders = getUserOrders(user.id)
    for (order in orders) {
        val items = getItems(order.id)
        for (item in items) {
            val result = processItem(item)
            saveResult(result)
        }
    }
}

使用 withContext 可以指定协程执行的上下文，这里使用了 IO 线程池，避免了主线程的阻塞。

开发中怎么选择合适的调度器

其实无非就是三个，一个主线程，一个io密集型，一个cpu密集型 rxjava中的调度器

  1. Schedulers.io()：用于 I/O 密集型任务，比如网络请求等。
  2. Schedulers.computation()：用于 CPU 密集型任务，比如类似视频编解码这种大量的计算和数据处理等。
  3. Schedulers.newThread()：每次都创建一个新线程，不推荐使用。
  4. AndroidSchedulers.mainThread()：用于 Android 平台的 UI 线程。

对应kotlin协程里面的是

  1. Dispatchers.Default：适合执行 CPU 密集型任务的调度器，它会自动根据可用的 CPU 数量进行调度。
  2. Dispatchers.IO：适合执行 I/O 密集型任务的调度器，比如网络请求和磁盘 I/O 等。
  3. Dispatchers.Main：适合在 Android 应用程序中执行 UI 操作的调度器。在 Android 应用程序中，Main 调度器会将协程的执行切换到主线程上。
  4. Dispatchers.Unconfined：一个不受限制的调度器，它允许协程在调用挂起函数的线程中继续执行。使用这个调度器时需要特别小心，因为它可能会导致一些奇怪的行为。

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作者：dingding
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来源：TechFM
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