ReactiveCocoa学习笔记（四）：「RAC微博」基础使用手册

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本文简单介绍了ReactiveCocoa的基础用法，希望读完能对这个框架的使用有一个大概的了解。

前面几篇文章，我们研究了ReactiveCocoa（以下简称RAC）的起源和思想。网络上介绍RAC的使用的好文甚多，在文末的Reference中标出了一些以供参考。RAC这个开源库本身也是十分良心，代码注释十分齐全，因此这一篇文章不做太多的扩展，仅谈一谈RAC的基础使用方法。

RACSignal

上文中说到，函数响应式编程中，将各种通信机制所需要解决的「输入」与「输出」的异步关系抽象成了事件/时间驱动的值流，并通过monad使其支持了函数式编程的特性。而在RAC中，这个东西就是RACStream，开发过程中我们并不是直接使用它，而是其子类——RACSignal和RACSequence。这一节，讲讲RACSignal。

Signal，顾名思义，代表一个信号，可以源源不断地给你传递信息。这样就好理解RACSignal代表着「随时间变化的值流」，这里的值，就包含了将来即将到来的「输入」。打个比方，一个微博博主便是一个「Signal」，只要没被封号，你就会知道将来他会一直发出消息。如果关注了这个博主，一旦他开始发消息，新消息会被自动推送到你的设备，因此说RACSignal是一个Push-Driven的值流。

那么，RACSignal博主会发出什么消息呢？一个RACSignal传递的值分为三类：

  1. Next。「Next」代表着一个新的值，一条新的微博。只要这个博主是活跃的，他就会源源不断地发微博。
  2. Error。「Error」则代表着这个Signal出了什么问题，发出了一个代表「错误」的信号。发送出「Error」也就意味着这个Signal的消息到此为止了。比如这位博主被封号了，他就会给你发一条微博，上面写着「404Error」，你就知道他再也不会发微博了……
  3. Completed。代表一个Signal完成了自己的全部信息发送。比如某天这个博主想退出微博了，于是发出最后一条微博——「ByeBye粉丝们」。这就是「Completed」。

一个Signal的信息流，都是由若干个「Next」，加上一个代表终结的「Error」或「Completed」组成的。

这些值都是从哪里来的呢？一个Signal所发出的信息主要来源有两种：

  1. 手动创建一个信号时定义它发出的信息。这就好像是一位原创博主，每条微博都是他自己写的：

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    // 代码1
    RACSignal *blogSignalA =
    [RACSignal createSignal:^RACDisposable * _Nullable(id<RACSubscriber>  _Nonnull subscriber) {
        [subscriber sendNext:@"blog1"];
        [subscriber sendNext:@"blog2"];
        [subscriber sendNext:@"blog3"];
        [subscriber sendCompleted];
        return nil;
    }];

  2. 由其他通信机制生成一个信号时，在其他通信机制产生输入时发出消息。比如某些大V博主的微博就是专门从杂志、知乎等其他信息载体上将信息搬运过来。RAC提供了很多有力的工具，让我们从传统的Cocoa通信机制中制造出一个信号来：

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    // 代码2
    // signal from KVO
    RACSignal *blogSignalA = RACObserve(someNewspaper, news);
    // signal from UIControl events
    RACSignal *blogSignalB = [someButton rac_signalForControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
    // signal from selectors
    RACSignal *blogSignalB = [self rac_signalForSelector:@selector(viewWillAppear:)];

好了，现在有一个博主能够发出很多消息。但如果没有人关注他，这些信息也不会有多大的作用。对于一个Signal也是一样，创建不是目的，获取它发出的信息才是我们所需要的。在RAC中，这种行为叫「订阅」（Subscribe）。例如，我们想在收到消息时，把消息打印出来，或者做一些其他的事情：

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// 代码3
RACSignal *blogSignalA =
[RACSignal createSignal:^RACDisposable * _Nullable(id<RACSubscriber>  _Nonnull subscriber) {
    [subscriber sendNext:@"blog1"];
    [subscriber sendNext:@"blog2"];
    [subscriber sendNext:@"blog3"];
    [subscriber sendCompleted];
    return nil;
}];
//subscribe to blogSignalA
[blogSignalA subscribeNext:^(id  _Nullable x) {
    NSLog(@"%@",x);
    //do something else
} error:^(NSError * _Nullable error) {
    NSLog(@"%@",error);
} completed:^{
    NSLog(@"Complete!");
}];

现在，我们就关注了blogSignalA这位博主，他发出的blog1，blog2等等微博都会推送到我们，由我们进行处理。RAC对于信号的「订阅者」是有要求的，它必须实现了RACSubscriber协议：

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// 代码4
@protocol RACSubscriber <NSObject>
@required
- (void)sendNext:(id)value;
- (void)sendError:(NSError *)error;
- (void)sendCompleted;
- (void)didSubscribeWithDisposable:(RACCompoundDisposable *)disposable;
@end

这也很好理解，因为「订阅者」至少得知道自己需要用这些订阅的值来做什么。上面的代码3中的subscribeNext:error:completed:其实就是帮我们创建了一个内部的「订阅者」，这些在后续如果深入探究源码的时候会详细说明。

此外，Signal支持各种函数式的操作，例如map，reduce，filter等等。这可以让我们方便地对原始信号传输出的信息进行一步步加工，最终得到我们所需要的值，这就是「函数性」赋予的利器：

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// 代码5
RACSignal *blogSignalA =
[RACSignal createSignal:^RACDisposable * _Nullable(id<RACSubscriber>  _Nonnull subscriber) {
    [subscriber sendNext:@"Sunday"];
    [subscriber sendNext:@"Monday"];
    [subscriber sendNext:@"Tuesday"];
    [subscriber sendNext:@"Wednesday"];
    [subscriber sendNext:@"Thursday"];
    [subscriber sendNext:@"Friday"];
    [subscriber sendNext:@"Saturday"];
    [subscriber sendCompleted];
    return nil;
}];
RACSignal *blogSignalB =
[blogSignalA map:^id _Nullable(NSString *  _Nullable value) {
    if ([value isEqualToString:@"Sunday"] || [value isEqualToString:@"Saturday"]) {
        return @"Weekend";
    }else {
        return @"Workday";
    }
}];
RACSignal *blogSignalC =
[blogSignalB filter:^BOOL(NSString *  _Nullable value) {
    return [value isEqualToString:@"Weekend"];
}];
[blogSignalC subscribeNext:^(id  _Nullable x) {
    NSLog(@"Wow Weekend! Time to Relax!");
}];

这里博主A是一个报时的微博，而博主B是一个翻译的微博，它将A发出的微博进行加工，然后发出「Weekend」和「Workday」两种微博。博主C负责过滤B发出的微博，屏蔽了所有工作日的消息(Nice)。最后我们关注博主C，就能在收到消息推送的时候知道该出去玩啦！当然，有了Monad的保证，我们也可以采用链式语法这么写：

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// 代码6
RACSignal *blogSignalD =
[[[RACSignal createSignal:^RACDisposable * _Nullable(id<RACSubscriber>  _Nonnull subscriber) {
    [subscriber sendNext:@"Sunday"];
    [subscriber sendNext:@"Monday"];
    [subscriber sendNext:@"Tuesday"];
    [subscriber sendNext:@"Wednesday"];
    [subscriber sendNext:@"Thursday"];
    [subscriber sendNext:@"Friday"];
    [subscriber sendNext:@"Saturday"];
    [subscriber sendCompleted];
    return nil;
}] map:^id _Nullable(NSString *  _Nullable value) {
    if ([value isEqualToString:@"Sunday"] || [value isEqualToString:@"Saturday"]) {
        return @"Weekend";
    }else {
        return @"Workday";
    }
}] filter:^BOOL(id  _Nullable value) {
    return [value isEqualToString:@"Weekend"];
}];
[blogSignalD subscribeNext:^(id  _Nullable x) {
    NSLog(@"Wow Weekend! Time to Relax!");
}];

总结一下，RACSignal的基本操作主要是三个：创建（手动创建+由其他通信机制生成），订阅，以及转换。

RACSubject

上面讨论的RACSignal，其实细究起其行为，是和微博不太一样的。从代码1和代码3中可以看出，RACSignal所能发出的信号是定义好的，即创建该Signal的时候就已经确定了。这更像是一个「微博机器人」，每当有一个新的粉丝来订阅它，它便按照一个「创建脚本程序」从头开始生成若干微博进行推送。这种行为是依赖于「订阅」的，只有当「订阅」发生的时候，才会对新的订阅者发送内容。我们称之为「冷信号(Cold Signal)」。

这种「Cold Signal」会带来一个问题。譬如说，这个机器人在它的「创建脚本程序」中进行了其他的操作：

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// 代码7
RACSignal *blogSignalA =
[RACSignal createSignal:^RACDisposable * _Nullable(id<RACSubscriber>  _Nonnull subscriber) {
    NSLog(@"Ready To Send!");
    [subscriber sendNext:@"blog1"];
    [subscriber sendNext:@"blog2"];
    [subscriber sendNext:@"blog3"];
    NSLog(@"Sending Comleted!");
    [subscriber sendCompleted];
    return nil;
}];

那么，每当有一个新的订阅者，这两个NSLog的操作就会重复执行一遍。我们把这种操作称为「副作用(Side-Effect)」。想象一下如果把上面简单的NSLog换成非常复杂的操作，比如网络请求，那么这样的「副作用」就非常明显了。因为我们可能只是想进行一次网络请求。RAC中主要使用RACSubject来解决这个问题。

RACSubject是RACSignal的子类。是不同于只会根据脚本发送固定信号的RACSignal，RACSubject能够由我们程序控制，在任何时候主动发送新的值。这有点类似于不可变数组和可变数组的概念。可以想象这样一种情景，我们要在原有的旧代码里利用RAC完成一些功能，那么可以利用RACSubject，在老代码中间手动控制其发送出信号。因此，官方称RACSubject为「most helpful in bridging the non-RAC world to RAC」。

RACSubject是一个「热信号」，它在内部维护了一个「订阅者」的统计数组。每当产生新的订阅行为的时候，它只是简单地将这个「订阅者」添加进自己维护的数组中。等到发出信号的时候，会遍历该数组，向其中所有的「订阅者」发送该信号。也就是说，它不会管有没有订阅行为，而只是自己发自己的信号。而订阅之后，也只能收到它以后发出的信号。嗯，这样的行为才是一个活生生的大V博主，而不是冰冷的脚本嘛！

同时，RACSubject还是一个「订阅者」，它实现了RACSubscriber协议，也就是说，它可以订阅一个「RACSignal」。当接受到「RACSignal」发送的信号的时候，它会遍历其内部的「订阅者」数组，将自己接收到的信号转发给每一个「订阅者」。也就是说，RACSubject充当了一个中间转发者的角色。这样既保证了对原始信号只订阅一次，从而可以消除副作用的影响，又保证了外界多个订阅者的正常行为。



在RAC中，这种关系是由RACMulticastConnection类以及multicast和connect操作实现的:

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// 代码8
RACSignal *sideEffectSignal =
[RACSignal createSignal:^RACDisposable * _Nullable(id<RACSubscriber>  _Nonnull subscriber) {
    NSLog(@"This is side-effect~~~");
    [subscriber sendNext:@"1"];
    [subscriber sendNext:@"2"];
    [subscriber sendNext:@"3"];
    [subscriber sendCompleted];
    return [RACDisposable disposableWithBlock:^{
    }];
}];
RACSubject *subject = [RACSubject subject];
RACMulticastConnection *multiConnect = [sideEffectSignal multicast:subject];
//subscribe A
[multiConnect.signal subscribeNext:^(id  _Nullable x) {
    NSLog(@"A receive next: %@",x);
} error:^(NSError * _Nullable error) {
    NSLog(@"A receive error: %@",error);
} completed:^{
    NSLog(@"A receive completed");
}];
//subscribe B
[multiConnect.signal subscribeNext:^(id  _Nullable x) {
    NSLog(@"B receive next: %@",x);
} error:^(NSError * _Nullable error) {
    NSLog(@"B receive error: %@",error);
} completed:^{
    NSLog(@"B receive completed");
}];
[multiConnect connect];
/*
Log result:
This is side-effect~~~
A receive next: 1
B receive next: 1
A receive next: 2
B receive next: 2
A receive next: 3
B receive next: 3
A receive completed
B receive completed
*/

RACMulticastConnection类封装了原始信号以及充当「中间人」的RACSubject对象，调用[multiConnect connect]会将「中间人」与原始信号连接起来（使用封装的RACSubject订阅原始RACSignal）。注意这里调用[multiConnect connect]的时机，如果将其提前到subscribe A和subscribe B之前，那么A和B将完全接收不到原始信号发出的消息，这还是因为RACSubject是一个「热信号」的原因。如果确实需要先执行connect操作，那么在创建RACMulticastConnection时可以使用RACSubject的子类，如RACReplaySubject等来实现具体的需求。

RACSequence

上面说的RACSignal是一个Push-driven的值流，而RACSequence则是一个Pull-driven的值流，它们的关系就好像是后台推送和客户端主动拉取两种不同行为。

RACSequence主要用于简化集合的操作，以及对Cocoa中的基础集合类型提供函数性的工具。譬如说，

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// 代码9
NSArray *names = @[@"Peter",@"John",@"Steve",@"Jim"];
[[names.rac_sequence.signal filter:^BOOL(NSString * _Nullable value) {
    return value.length > 4;
}] subscribeNext:^(id  _Nullable x) {
    NSLog(@"%@",x);
}];

一般情况下，RACSequence会采用惰性计算，即要获取其中某个元素的时候再去对该元素进行计算。具体思想可以参考臧老师的聊一聊iOS开发中的惰性计算：

RACCommand

除了上面讨论的几种信号，RAC还为我们提供了很多实用而充满技巧的工具类。RACCommand就是其中一个。顾名思义，它是对一个「操作命令」的封装：这个操作命令会产生一系列的结果输出，而RACCommand提供了丰富的接口来控制该操作命令的执行、取消，操作的状态流等等。

想象一下「人民日报」微博的小编，他掌握着一份程序，能够从人民日报官网拉取当天最新的新闻，将这些新闻生成一系列的微博发出。有了这个程序，他每天的工作就很轻松了：执行一下这个程序就可以了（小编不要打我…）

RACCommand提供了两个初始化方法：

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- (instancetype)initWithSignalBlock:(RACSignal<ValueType> * (^)(InputType _Nullable input))signalBlock;
- (instancetype)initWithEnabled:(nullable RACSignal<NSNumber *> *)enabledSignal signalBlock:(RACSignal<ValueType> * (^)(InputType _Nullable input))signalBlock;

其中signalBlock就是上面说的「会产生一系列结果输出的操作命令」，而enabledSignal的值则控制了是否能执行该操作。RACCommand提供了excute接口来执行操作命令：

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- (RACSignal<ValueType> *)execute:(nullable InputType)input;

成功执行操作后，产生的结果由executionSignals返回，每次成功执行，都会返回一个RACSignal，所以该属性是一个「高阶信号」，即「Signal of signal」；倘若执行失败，则会由errors返回：

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@property (nonatomic, strong, readonly) RACSignal<RACSignal<ValueType> *> *executionSignals;
@property (nonatomic, strong, readonly) RACSignal<NSError *> *errors;

RACCommand还提供了监控当前操作状态的属性：

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@property (nonatomic, strong, readonly) RACSignal<NSNumber *> *executing;
@property (nonatomic, strong, readonly) RACSignal<NSNumber *> *enabled;

举个栗子：

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// 代码10
RACSignal *enalbeSignal =
[[RACSignal createSignal:^RACDisposable * _Nullable(id<RACSubscriber>  _Nonnull subscriber) {
    [subscriber sendNext:@"Sunday"];
    [subscriber sendNext:@"Monday"];
    [subscriber sendNext:@"Tuesday"];
    [subscriber sendNext:@"Wednesday"];
    [subscriber sendNext:@"Thursday"];
    [subscriber sendNext:@"Friday"];
    [subscriber sendNext:@"Saturday"];
    [subscriber sendCompleted];
    return nil;
}] map:^id _Nullable(NSString *  _Nullable value) {
    if ([value isEqualToString:@"Sunday"] || [value isEqualToString:@"Saturday"]) {
        return @(NO));
    }else {
        return @(YES));
    }
}];
self.command =
[[RACCommand alloc] initWithEnabled:enalbeSignal
                        signalBlock:^RACSignal * _Nonnull(id  _Nullable input) {
                            return [RACSignal createSignal:^RACDisposable * _Nullable(id<RACSubscriber>  _Nonnull subscriber) {
                                [self fetchNewsWithCallback:^(NSError *error, id result) {
                                    if (result) {
                                        [subscriber sendNext:result];
                                        [subscriber sendCompleted];
                                    }
                                    else {
                                        [subscriber sendError:error];
                                    }
                                }];
                                return [RACDisposable disposableWithBlock:^{
                                    NSLog(@"send command disposable");
                                }];
                            }] ;
                        }];
// The final signal for blog
RACSignal *blogSignal = [self.command.executionSignals flatten];

上面的例子创建了一个RACCommand，用来帮助小编同学在工作日从服务器拉取新闻，然后发送微博。需要注意的是，RACCommand在执行操作后，已将该操作生成的RACSignal用RACReplaySubject进行了multicast，所以不用担心内部操作所包含的副作用问题。

可以看出，RACCommand和UIButton的作用是很相似的：都是用于执行某个操作。事实上，RAC为UIButton提供了十分方便的category，能生成一个RACCommand并绑定到button上，使得该button的点击事件、enable状态等等都可以通过这个RACCommand完成：

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self.senderButton.rac_command = self.command;

总结

这里我们用微博的例子来简单介绍了一下RAC中一些基础组件的用法。RAC的功能远远不止这几个基础组件，甚至远远不止是组件所提供的api。它更代表一种编程风格，一种代码思想。

当然，从这篇文章，以及自己的实践也可以看出，RAC还是存在一些缺点：

  • RAC对代码的侵入性很强，如果选择了使用它，项目代码将和RAC库产生很强的耦合。
  • RAC不利于团队协作。如果有些团队成员不熟悉，那么将很难调试和修改其他成员用RAC编写的代码。
  • 调试不友好。由于RAC内部操作相当复杂，即使一行简单的代码，调试时的堆栈也完全是RAC内部的堆栈信息。也因此，RAC官方更推荐使用name或log进行调试。
  • 学习曲线还是比较陡峭的，需要理解函数响应式编程的思想，以及学习RAC的基本知识。调bug的时候甚至还需要充分了解RAC内部原理。

因此，是否使用RAC到实际的大型项目中，这是个见仁见智的话题。但是一些小项目或是自己学习、研究、使用，还是十分有价值的。

Reference

霜神解读RAC源码系列
美团点评技术博客的RAC系列
Draveness解读的RAC源码系列
ReactiveCocoa and MVVM, an Introduction