ReactiveCocoa初識篇

關于ReactiveCocoa

ReactiveCocoa是iOS環(huán)境下的一個函數(shù)式響應式編程框架。函數(shù)式響應式編程（Functional Reactive Programming, FRP）這個概念由微軟的牛X團隊提出，ReactiveCocoa是受其啟發(fā)而誕生的框架，應用范圍非常廣泛。

ReactiveCocoa至今已經(jīng)發(fā)展出第4個版本了，而本文所針對的ReactiveCocoa版本是v2.5；照常例，下文將使用RAC代替ReactiveCocoa。

P.S: ReactiveCocoa 3.0已經(jīng)放棄對iOS 7的支持，因此如果支持iOS 7，必須得使用更低的版本。因此，若想通過CocoaPods安裝ReactiveCocoa v2.5，需要指明platform是低于v8.0的版本，譬如platform :ios, '7.0'。如果使用Swift語言，RxSwift似乎是更好的選擇。

在本文中，理解Signal是重頭戲，個人認為，結合Sequence理解信號（Signal）比較容易一些，因此會花一些篇幅闡述Sequence；除此之外，還有必要介紹高階函數(shù)和函數(shù)式編程。

P.S: Sequence在RAC中的地位越來越低，在Swift環(huán)境中，干脆被干掉了。

高階函數(shù)和函數(shù)式編程

從維基百科的解釋來看，一個高階函數(shù)需要滿足如下兩個條件：

  • 一個或者多個函數(shù)作為輸入；
  • 有一個函數(shù)作為輸出。

P.S: 維基百科代表不了權威，至少在高階函數(shù)這個問題上，網(wǎng)友存在分歧，有的人認為這兩個條件滿足一個即可；另一部分人認為二者皆不可缺。為了配合我所參考的資料 –iOS的函數(shù)響應型編程– 的說法，我只好選擇后者。

有必要在了解ReactiveCocoa之前認識一下函數(shù)式編程，可以參考函數(shù)式編程初探和用RXCollections進行函數(shù)式編程。

流和序列

RAC有一個核心概念叫流（Stream），它是data的序列化抽象。下文提到的LimBoy把Signal比喻成水管，我認為完全可以把Stream也比喻成水管，data就好像流淌在水管中的玻璃球，玻璃球直徑和水管內徑相仿，只能依次流過。以我們當前的認知水平，data的序列化就好像是一個數(shù)組或者列表。Data在序列中依次被排好序，它們能像水管中的玻璃球一樣流出來。

P.S: 「水管」和「玻璃球」比喻，我所知道的出處是LimBoy，下文再解釋Signal時會再次說明。

在RAC中，使用類RACStream抽象Stream，該類是個抽象類，本身不能被用來定義實例，用得更多的是它的兩個子類：RACSequence和RACSignal。換句話說，在RAC中，有兩種特定的流：序列（RACSequence）和信號（RACSignal）。

可以使用RAC為NSArray定義的category方法rac_sequence，將數(shù)組橋接為一個序列：

NSArray*array =@[@1,@2,@3,@4];
RACSequence*sequence1 = [arrayrac_sequence];

可以對生成的sequence1進行map、filter等處理，得到一個新的序列，前者對序列中的每個data進行處理，后者將序列中的data進行匹配過濾。下面例子先進行map處理，對序列中的data進行平方處理，得到一個新的序列sequence2，然后再對新序列進行filter處理，將偶數(shù)給剔除掉，得到sequence3，最后，再將sequence3還原為NSArray，并將所有元素給打印出來：

RACSequence *sequence2 = [sequence1 map:^id(NSNumber * value) {
    return [NSNumber numberWithInteger:value.integerValue*value.integerValue];
}];
RACSequence *sequence3 = [sequence2 filter:^BOOL(NSNumber * value) {
    return value.integerValue % 2 == 1;
}];
NSLog(@"%@", sequence3.array);
// print: (1, 9)

顯然，上述的兩個步驟其實可以鏈式串起來，這樣至少可以將sequence2這個臨時變量給省掉。
到了這里，應該對Sequence有了基本的理解了。

P.S: 文筆不佳，閱讀《iOS的函數(shù)響應型編程》的前兩章效果會更好。

P.S: 除了NSArray，還可以橋接為RACSequence的類型包括：NSDictionary、NSEnumerator、NSIndexSet、NSSet、RACSequence、RACTuple（RAC定義的一種類型，和其他語言譬如Swift中的Tuple類似）。

除了上面提到的map、filter，RAC的Stream還定義了其他很多基本操作：

- (instancetype)flattenMap:(RACStream * (^)(id value))block;
- (instancetype)flatten;
- (instancetype)map:(id (^)(id value))block;
- (instancetype)filter:(BOOL (^)(id value))block;
- (instancetype)ignore:(id)value;
- (instancetype)skip:(NSUInteger)skipCount;
- (instancetype)take:(NSUInteger)count;
+ (instancetype)zip:(id<NSFastEnumeration>)streams;

如上只是其中一部分，更過基本操作詳見RACStream.h。需要說明的是，上述的基本操作都是建立在如下API基礎之上，RACStream并未實現(xiàn)這些API，得由子類（即RACSequence和RACSignal）自己實現(xiàn)。

+ (instancetype)empty;
+ (instancetype)return:(id)value;
- (instancetype)bind:(RACStreamBindBlock (^)(void))block;
- (instancetype)concat:(RACStream *)stream;
- (instancetype)zipWith:(RACStream *)stream;

P.S: RACStream定義的如上5個抽象方法，sunnyxx在其博客Reactive Cocoa Tutorial [2] = 百變RACStream里已有比較好的說明，可以參考一下。

如何看待上述的基本方法呢？這些方法（無論是類方法還是實例方法）都返回RACStream對象，這意味著可以在它們的基礎上進行鏈式調用，事實上達成了函數(shù)式編程的目的。

想想數(shù)學分支中的代數(shù)，最基礎的運算無非是加減，在加減的基礎上引出了乘除，然后有了各種各樣更復雜的數(shù)學運算，譬如求導、微分、積分、卷積等等。對于Stream也一樣，在理解這些基本操作后，我們就可以基于鏈式調用實現(xiàn)各種復雜的邏輯。

至于這些操作的具體意義及用法，本文先略過，以后再說。

信號

在RAC中，Signal也是一種Stream，可以被綁定和傳遞。把Sequence想象成Stream并不是很難，但把Signal理解成Stream還是蠻有挑戰(zhàn)的。
如何理解Signal呢？能力有限，我也沒有更好的表述。如下是一段在ReactiveCocoa的中文世界里被廣泛傳播的解釋：

可以把信號想象成水龍頭，只不過里面不是水，而是玻璃球(data)，直徑跟水管的內徑一樣，這樣就能保證玻璃球是依次排列，不會出現(xiàn)并排的情況(數(shù)據(jù)都是線性處理的，不會出現(xiàn)并發(fā)情況)。水龍頭的開關默認是關的，除非有了接收方(subscriber)，才會打開。這樣只要有新的玻璃球進來，就會自動傳送給接收方?？梢栽谒堫^上加一個過濾嘴(filter)，不符合的不讓通過，也可以加一個改動裝置，把球改變成符合自己的需求(map)。也可以把多個水龍頭合并成一個新的水龍頭(combineLatest:reduce:)，這樣只要其中的一個水龍頭有玻璃球出來，這個新合并的水龍頭就會得到這個球。

P.S: 這段摘自LimBoy的博文ReactiveCocoa與Functional Reactive Programming。

Sequence v.s Signal

Sequence和Signal都是Stream，但它們是不同類型的流。前者是pull-driven(拉驅動)，后者是push-driven（推驅動）。所謂pull-driven，可以類比獲取網(wǎng)頁的方式，發(fā)起一個正確的HTTP請求，我們總會得到一些數(shù)據(jù)，因為數(shù)據(jù)就在服務端的數(shù)據(jù)庫中躺著；而push-driven，可以類比推送（Push），數(shù)據(jù)并不是隨時都有的，客戶端也不知道什么時候該去獲取，只能與服務端保持長連接，當服務端有新數(shù)據(jù)時，就主動推送（Push）過來。

對于初學者，理解pull-driven和push-driven這兩個名詞不是很容易，但理解Sequence和Signal的區(qū)別還是不難：對于Sequence而言，在它被創(chuàng)立之初，其中的data（玻璃球）是被確定的，可以從流中把它們一個一個查詢出來；但對于Signal而言，在它（水管）被創(chuàng)立的時候，其中是沒有data（玻璃球）的，data是之后在某個時刻（譬如notification發(fā)生時、網(wǎng)絡請求完成時）才被放入的。
除了data驅動方式不同，Sequence和Signal所傳遞的data類型還不同，Sequence傳遞的是對象，Signal傳遞的是事件，無論是對象還是事件，在本文中都以data概述。

P.S: RACSequence和RACSignal可以互相轉化，詳見Signal。

Signal和Subscriber

對于Sequence而言，在其創(chuàng)立之初，其中的data就是確定的，經(jīng)過一系列的操作（譬如map、filter）便可將同步將結果給取出來。

但對于Signal，不曉得什么時候才有data被放進去，顯然不能同步等待處理結果。因而需要有一種機制來解決這個問題。

Subscription就是來解決這個問題的，Subscriber是Subscription中的核心概念，RAC定義RACSubscriber來描述它。關于Subscription和Subscriber，官方文檔已經(jīng)有非常清晰的表述，詳見這里和這里。

P.S: 當把信號理解成流時，「signal」這個名詞怎么看都覺得別扭，但當它和subscriber搭配時，卻又顯得那么和諧。

在描述signal和subscriber的關系時，Limboy使用插座和插頭分別來類比它們，插座（signal）負責取電，插頭（subscriber）負責使用電，一個插座可以插任意數(shù)量的插頭。當一個插座沒有插頭時，什么都不會干，處于冷（cold）狀態(tài)，只有插了插頭才會去獲取電，此時處于熱（hot）狀態(tài)。

上文已經(jīng)提到Signal傳遞的data是event，它所傳遞的event包括3種：值事件、完成事件和錯誤事件。其中在傳遞值事件時，可以攜帶數(shù)據(jù)。

落實到代碼層面，傳遞值事件、完成事件以及錯誤事件的本質就是向subscriber發(fā)送sendNext:、sendComplete以及sendError:消息，如下代碼可以簡單描述它們的關系：

// 1. 創(chuàng)建信號（冷信號）
RACSignal *signal = [RACSignal createSignal:^RACDisposable *(id<RACSubscriber> subscriber) {
    // block在什么時候被調用: 當信號被訂閱時調用；
  
    // 3. 模擬data（值事件）的產生
    [subscriber sendNext:@"Hello"];
    return nil;
}];

// 2. 訂閱信號（冷信號變熱信號）
[signal subscribeNext:^(id x) {
    // block什么時候被調用：當subscriber接收到sendNext:消息時；
    NSLog(@"%@", x);
}];

上述代碼中，步驟2在內部實現(xiàn)里創(chuàng)建一個RACSubscriber對象，該對象會被傳入到步驟3所對應的block中。

冷信號和熱信號

沒有被訂閱的信號被稱為冷信號，冷信號默認情況下什么都不干，換句話說，冷信號的subscription block永遠都不會被執(zhí)行，譬如：

RACSignal *coldSignal = [RACSignal createSignal:^RACDisposable *(id<RACSubscriber> subscriber) {
    NSLog(@"triggered");
    [subscriber sendNext:@"hello, next"];
    [subscriber sendCompleted];
    return nil;
}];

這段代碼創(chuàng)建了一個signal，但因為沒有被subscribed，所以什么也不會發(fā)生。代碼中使用類方法createSignal:創(chuàng)建一個RACDynamicSignal（RACSignal的子類）對象，后者有一個名為didSubscribe的Block屬性，調用createSignal:傳入的實參block被賦予該屬性，當RACDynamicSignal被訂閱（subscribe）時，會回調該block。

P.S: RAC中的RACSignal以類簇的方式實現(xiàn)，有點類似于Foundation中NSString、NSArray等，它定義了很多RACSignal子類，暫時不用理會這些子類，以后的博客中再詳細介紹。

Side Effect

如果某個RACSignal（以RACDynamicSignal為例）被多個subscriber訂閱，那么它的didSubscribe會被多次調用嗎？默認情況下是的，如下：

RACSignal *signal = [RACSignal createSignal:^RACDisposable *(id<RACSubscriber> subscriber) {
    // didSubscribe block
    NSLog(@"triggered");
    [subscriber sendNext:@"test"];
    return nil;
}];

[signal subscribeNext:^(id x) {
    NSLog(@"subscriber No.1: %@", x);
}];

[signal subscribeNext:^(id x) {
  NSLog(@"subscriber No.2: %@", x);
}];

/* prints:
triggered
subscriber No.1: test
triggered
subscriber No.2: test
*/

顯然，didSubscribe被調用了兩次。或許這是你想要的結果，或許不是；更多的時候這不是我們想要的結果，即所謂的副作用（side effect）。如果想要避免這種情況的發(fā)生，可以使用reply方法，它的作用是保證signal只被觸發(fā)一次，然后把sendNext:的value給緩存起來，下一次再有新的subscriber時。直接發(fā)送緩存的value。如下：

RACSignal *signal = [RACSignal createSignal:^RACDisposable *(id<RACSubscriber> subscriber) {
    // didSubscribe block
    NSLog(@"triggered");
    [subscriber sendNext:@"test"];
    return nil;
}];

signal = [signal replay];

[signal subscribeNext:^(id x) {
    NSLog(@"subscriber No.1: %@", x);
}];

[signal subscribeNext:^(id x) {
    NSLog(@"subscriber No.2: %@", x);
}];

/* prints:
triggered
subscriber No.1: test
subscriber No.2: test
*/

P.S: 我對side effects的理解有問題，把它單純想象成應該避免的負面東西，這是不對的。需要有更深刻的理解，得重寫一下！還得思考「side effects里一般放什么樣的代碼？」。

時至今日，ReactiveCocoa已經(jīng)和AFNetWorking一樣，變得非常大眾了，關于它的學習資料也不像前兩年那樣稀缺，如下是我認為質量比較高的學習資料：

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