概述

在我的上一篇文章 《理解RxJava（二）操作符流程原理分析》 中，分析了依靠多个操作符链式调用的原理。

简单总结如下：

1.创建：订阅前，每一步都生成对应的Observable对象，中间的每一步都将上游的Observable存储；
2.订阅： 每一步都会生成对应的Observer对上一步生成并存储的Observable进行订阅。订阅的执行顺序是由下到上的。
3.执行：先执行每一步传入的函数操作，然后将操作后的数据交给下游的Observer继续处理。 数据的传递和处理顺序是由上到下的。

本文我将尝试对RxJava最核心的 线程调度 的原理进行分析。

基本代码

来看一下基本代码：

    @Test
    public void test() throws Exception {
        Observable.create((ObservableOnSubscribe<Integer>) e -> {
            e.onNext(1);
            e.onNext(2);
            e.onComplete();
        }).subscribeOn(Schedulers.io())
          .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
          .subscribe(i -> System.out.println("onNext : i= " + i));
    }

很简单，即订阅时将task交给子线程去做，而数据的回调则在Android主线程中执行。

一、subscribeOn()

点击查看源码:

    public final Observable<T> subscribeOn(Scheduler scheduler) {
        //非空判断和hook
        ObjectHelper.requireNonNull(scheduler, "scheduler is null");
        return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableSubscribeOn<T>(this, scheduler));
    }

有了前两篇文章的基础，我们很清楚，排除掉非空判断和hook相关逻辑，实际上这个方法返回了一个ObservableSubscribeOn对象。

我们有理由猜测这个ObservableSubscribeOn应该和上文的ObservableMap及ObservableDoOnEach相似，都是Observable的一个包装类（装饰器）：

//1.和上文基本一样，ObservableSubscribeOn也是Observable的一个装饰器
public final class ObservableSubscribeOn<T> extends AbstractObservableWithUpstream<T, T> {
    final Scheduler scheduler;

    public ObservableSubscribeOn(ObservableSource<T> source, Scheduler scheduler) {
       //2.存储上游的ObservableSource和调度器
        super(source);
        this.scheduler = scheduler;
    }

    @Override
    public void subscribeActual(final Observer<? super T> s) {
        //3.new 一个SubscribeOnObserver
        final SubscribeOnObserver<T> parent = new SubscribeOnObserver<T>(s);

        //4.回调方法，这说明下游的onSubscribe回调方法所在线程和线程调度无关
        //  是订阅时所在的线程
        s.onSubscribe(parent);

        //5.立即执行线程调度
        parent.setDisposable(scheduler.scheduleDirect(new SubscribeTask(parent)));
    }
}

前两步我们不需要 再多解释，直接看第三点，我们看看SubscribeOnObserver这个类：

SubscribeOnObserver

    static final class SubscribeOnObserver<T> extends AtomicReference<Disposable> implements Observer<T>, Disposable {

        private static final long serialVersionUID = 8094547886072529208L;
        //下游的Observer
        final Observer<? super T> actual;
        //保存上游的Disposable，自身dispose时，连同上游一起dispose
        final AtomicReference<Disposable> s;

        SubscribeOnObserver(Observer<? super T> actual) {
            this.actual = actual;
            this.s = new AtomicReference<Disposable>();
        }

        @Override
        public void onSubscribe(Disposable s) {
            DisposableHelper.setOnce(this.s, s);
        }

        @Override
        public void onNext(T t) {
            actual.onNext(t);
        }

        @Override
        public void onError(Throwable t) {
            actual.onError(t);
        }

        @Override
        public void onComplete() {
            actual.onComplete();
        }

        @Override
        public void dispose() {
            DisposableHelper.dispose(s);
            DisposableHelper.dispose(this);
        }

类似Observable和ObservableMap，SubscribeOnObserver同样是Disposable和Observer的一个装饰器，提供了对下游数据的传递，以及将task dispose的接口。

第4步我们之前就讲过了，直接看第5步：

         //5.立即执行线程调度
        parent.setDisposable(scheduler.scheduleDirect(new SubscribeTask(parent)));

我们看看SubscribeTask这个类：

SubscribeTask

    final class SubscribeTask implements Runnable {
        private final SubscribeOnObserver<T> parent;

        SubscribeTask(SubscribeOnObserver<T> parent) {
            this.parent = parent;
        }

        @Override
        public void run() {
            source.subscribe(parent);
        }
    }

难以置信的简单，SubscribeTask 仅仅是一个Runnable 接口的实现类而已，通过将SubscribeOnObserver作为参数存起来，在run()方法中添加了上游Observable的被订阅事件，就没有了别的操作，

接下来我们看一下scheduler.scheduleDirect(SubscribeTask)中的代码：

public abstract class Scheduler {
    //...
    public Disposable scheduleDirect(@NonNull Runnable run) {
        return scheduleDirect(run, 0L, TimeUnit.NANOSECONDS);
    }

    public Disposable scheduleDirect(@NonNull Runnable run, long delay, @NonNull TimeUnit unit) {
        // Worker 本身就是Disposable 的实现类
        // 请注意， createWorker()所创建的worker，
        // 实际就是Schdulers.io()所提供的IoScheduler所创建的worker
        final Worker w = createWorker();
        
        //hook相关
        final Runnable decoratedRun = RxJavaPlugins.onSchedule(run);

        DisposeTask task = new DisposeTask(decoratedRun, w);
        
        //即 worker.schedule(task, 0, TimeUnit.NANOSECONDS): 立即执行task
        w.schedule(task, delay, unit);

        return task;
    }
    //...
}

我们不要追究过深，我们看一下这个createWorker方法的注释说明：

    /**
     * Retrieves or creates a new {@link Scheduler.Worker} that represents serial execution of actions.
     * 检索或创建一个新的{@link Scheduler.Worker}表示一系列的action
     * 
     * When work is completed it should be unsubscribed using {@link Scheduler.Worker#dispose()}.
     * 当work完成后，应使用{@link Scheduler.Worker＃dispose（）}取消订阅。
     * 
     * Work on a {@link Scheduler.Worker} is guaranteed to be sequential.
     *  {@link Scheduler.Worker} 上面的work保证是顺序执行的
     */

现在我们知道了：

我们通过调用subscribeOn()传入Scheduler，当下游ObservableSource被订阅时（请注意，订阅顺序是由下到上的），距离最近的线程调度subscribeOn()方法中，保存的Scheduler会创建一个worker(对应相应的线程，本文中为IoScheduler)，在其对应的线程中，立即执行task

关于对应的Worker相关和IoScheduler相关，篇幅所限，本文不做细讲，有兴趣的同学可以自行研究。

多次subscribeOn()

现在考虑一个问题，假如在我们的代码中，多次使用了subscribeOn()代码，到线程会怎么处理呢？

上文已经讲到了，不管我们怎么通过subscribeOn()方法切换线程，由于订阅执行顺序是由下到上，因此当最上游的ObservableSource被订阅时，所在线程当然是距离上游最近的subscribeOn()所提供的线程，即最终Observable总是在第一个subscribeOn()所在的线程中执行。

二、observeOn()

先看observeOn()内部，果然是hook+Observable的包装类：

    public final Observable<T> observeOn(Scheduler scheduler) {
        return observeOn(scheduler, false, bufferSize());
    }

    public final Observable<T> observeOn(Scheduler scheduler, boolean delayError, int bufferSize) {
        ObjectHelper.requireNonNull(scheduler, "scheduler is null");
        ObjectHelper.verifyPositive(bufferSize, "bufferSize");

        //实例化ObservableObserveOn对象并返回
        return RxJavaPlugins.onAssembly(new ObservableObserveOn<T>(this, scheduler, delayError, bufferSize));
    }

再看ObservableObserveOn：

public final class ObservableObserveOn<T> extends AbstractObservableWithUpstream<T, T> {
    final Scheduler scheduler;
    final boolean delayError;
    final int bufferSize;
    public ObservableObserveOn(ObservableSource<T> source, Scheduler scheduler, boolean delayError, int bufferSize) {
        super(source);
        //1.相关依赖注入
        this.scheduler = scheduler;
        this.delayError = delayError;
        this.bufferSize = bufferSize;
    }

    @Override
    protected void subscribeActual(Observer<? super T> observer) {
        if (scheduler instanceof TrampolineScheduler) {
            source.subscribe(observer);
        } else {
            //2.创建主线程的worker
            Scheduler.Worker w = scheduler.createWorker();
            //3.上游数据源被订阅
            source.subscribe(new ObserveOnObserver<T>(observer, w, delayError, bufferSize));
        }
    }
}

和subscribeOn()不同的是，我们并不是立即在对应的线程执行task，而是将对应的线程(实际上是worker)作为参数，实例化ObserveOnObserver并存储起来。

当上游的数据传递过来时，ObserveOnObserver执行对应的方法，比如onNext(T)，再切换到对应线程中，并交由下游的Observer去接收：

ObserveOnObserver

ObserveOnObserver中代码极多，我们简单了解原理后，以onNext（T）为例：

static final class ObserveOnObserver<T> extends BasicIntQueueDisposable<T>
    implements Observer<T>, Runnable {

        //...省略其他代码
        ObserveOnObserver(Observer<? super T> actual, Scheduler.Worker worker, boolean delayError, int bufferSize) {
            this.actual = actual;
            this.worker = worker;
            this.delayError = delayError;
            this.bufferSize = bufferSize;
        }
        //队列
        SimpleQueue<T> queue;

       @Override
        public void onNext(T t) {
            if (done) {
                return;
            }
            //将数据存入队列
            if (sourceMode != QueueDisposable.ASYNC) {
                queue.offer(t);
            } 
            //对应线程取出数据并交由下游的Observer
            schedule();
        }

        void schedule() {
            if (getAndIncrement() == 0) {
                worker.schedule(this);
            }
        }
         //...省略其他代码
}

多次observerOn()

由上文得知，与subscribeOn()相反，observerOn()操作会将切换到对应的线程，然后交由下游的Observer处理，因此observerOn()仅对下游的Observer生效，并且，如果多次调用，observerOn()的线程调度会持续到下一个observerOn()操作之前。

我在《RxJava(11-线程调度Scheduler)》 @open-Xu文章中看到了这张图片，完美诠释了observerOn()的原理：

observerOn()的原理

注意：

接下来的内容都是@open-Xu在他的文章《RxJava(11-线程调度Scheduler)》中总结的笔记，为了方便以后翻阅，特此转载过来，下文的转载请@原作者open-Xu并注明原文地址，谢谢！

调度器的种类

总结

subscribeOn()

• 订阅顺序当从下到上，上游的ObservableSource被订阅时，先切换线程，然后立即执行task;
• 当存在多个subscribeOn()方法时，仅第一个subscribeOn()有效。

observerOn()

• 订阅顺序当从下到上，上游的ObservableSource被订阅时，会将对应的worker创建并作为构造参数存储在Observer的装饰器中，并不会立即切换线程；
• 当数据由上游发送过来时，先将数据存储到队列中，然后切换线程，然后在新的线程中将数据发送给下游的Observer；
• 当存在多个observerOn()方法时，仅对距下游下一个observerOn()之前的observer有效

参考文章

1.《RxJava(11-线程调度Scheduler)》 @open-Xu

2.《RxJava2 源码解析（二）》@张旭童