Combine 基础知识

摘自《SwiftUI和Combine编程》---《Combine异步编程》

响应式异步编程模型

将“状态变化”看作是被发布出来的异步操作的事件,订阅这个事件,并对订阅了事件的 View 根据更新后的状态进行绘制,这就是 SwiftUI 的核心逻辑。

响应式异步编程的抽象和特点:异步操作在合适的时机发布事件,这些事件带有数据。接下来,我们使用一个或多个操作来处理这些事件以及内部的数据。在末端,会有一个订阅者来“消化”处理后的事件和数据,并进一步驱动程序的其他部分 (比如 UI 界面) 的运行。上面这些对于事件和数据的操作,以及末端的订阅,都是在事件发生之前完成的。在一开始的时候,我们就将这些描述清楚,之后它便可以以预设的方式响应源源不断发生的事件流。


Compose:

负责发布事件的 Publisher
负责订阅事件的 Subscriber
负责转换事件和数据的 Operator

Publisher

使用 Publisher 协议来代表事件的发布者

Publisher 协议中所必须的内容十分简单,它包括两个关联类型 (associatedtype) 以及一个 receive 方法:

public protocol Publisher {
    associatedtype Output
    associatedtype Failure : Error
    func receive<S>(subscriber: S) where S : Subscriber,
    Self.Failure == S.Failure,
    Self.Output == S.Input
}

Publisher 最主要的工作其实有两个:发布新的事件及其数据,以及准备好被 Subscriber 订阅。

Output 定义了某个 Publisher 所发布的值的类型,Failure 则定义可能产生的错误的类型。随着时间的推移,事件流也会逐渐向前发展。对应 Output 及 Failure,Publisher 可以发布三种事件:

  • 类型为 Output 的新值:这代表事件流中出现了新的值。

  • 类型为 Failure 的错误:这代表事件流中发生了问题,事件流到此终止。

  • 完成事件:表示事件流中所有的元素都已经发布结束,事件流到此终止。

Operator

对原有的 Publisher 进行变形等逻辑操作

每个 Operator 的行为模式都一样:
它们使用上游 Publisher 所发布的数据作为输入,以此产生的新的数据,然后自身成为新的 Publisher,并将这些新的数据作为输出,发布给下游。

通过一系列组合,我们可以得到一个响应式的 Publisher 链条:当链条最上端的 Publisher 发布某个事件后,链条中的各个 Operator 对事件和数据进行处理。

在链条的末端我们希望最终能得到可以直接驱动 UI 状态的事件和数据。这样,终端的消费者可以直接使用这些准备好的数据,而这个消费者的角色由 Subscriber 来担任。

Scheduler

Scheduler 所要解决的就是两个问题:在什么地方 (where),以及在什么时候 (when) 来发布事件和执行代码。

Scheduler 看起来和 map,scan 这类 Operator 并没有什么不同:它们都是 Publisher 上的扩展方法,并返回一个新的 Publisher。区别在于,receive(on:options:),delay 和 debounce 所接受的参数包括一个 Scheduler 实例。它们所要解决的不是如何变更事件的值,而是负责更改时间或者线程相关的内容,是调用机制的管理者。

  • where
    Combine 里提供了 receive(on:options:) 来让下游在指定的线程中接收事件。
URLSession
    .shared.dataTaskPublisher(for: URL(string: "https://example.com")!)
    .compactMap { String(data: $0.data, encoding: .utf8) }
    // RunLoop 就是一个实现了 Scheduler 协议的类型,它知道要如何执行后续的订阅任务。
    .receive(on: RunLoop.main)
    .sink(receiveCompletion: { _ in
    }, receiveValue: {
        textView.text = $0
    })
  • when
    改变事件链的传递时间,比如加入延迟或者等待空闲时再进行传递,这些延时也是由 Scheduler 负责调度的。
    • 比较常见的两种操作是 delay 和 debounce。

Subscriber

Subscriber 也是一个抽象的协议,它定义了某个类型想要成为订阅者角色时所需要满足的条件:

public protocol Subscriber {
    associatedtype Input
    associatedtype Failure : Error
    func receive(subscription: Subscription)
    func receive(_ input: Self.Input) -> Subscribers.Demand
    func receive(completion: Subscribers.Completion<Self.Failure>)
}

想要订阅某个 Publisher,Subscriber 中的这两个类型必须与 Publisher 的 Output 和 Failure 一致。

sink

将响应函数式的 Publisher 链式代码,终结并桥接到基于闭包的指令式世界中

The return value should be held, otherwise the stream will be canceled.

func sink(receiveCompletion: @escaping ((Subscribers.Completion<Self.Failure>) -> Void), receiveValue: @escaping ((Self.Output) -> Void)) -> AnyCancellable

assign

在 SwiftUI 的声明式的世界中来驱动 UI 的话, assign。

和通过 sink 提供闭包,可以执行任意操作不同,assign 接受一个 class 对象以及对象类型上的某个键路径 (key path)。每当 output 事件到来时,其中包含的值就将被设置到对应的属性上去:

这样的 Subscriber 让我们可以彻底摆脱指令式的写法,直接将事件值“绑定”到具体的属性上。 assign 方法的具体定义如下,它要求 keyPath 满足 ReferenceWritableKeyPath:

func assign<Root>(to keyPath: ReferenceWritableKeyPath<Root, Self.Output>, on object: Root) -> AnyCancellable

也就是说,只有那些 class 类型的实例中的属性能被绑定。在 SwiftUI 中,代表 View 对应的模型的 ObservableObject 接口只能由 class 修饰的类型来实现,这也正是 assign 最常用的地方。

Subject

Subject是一种特殊的 Publisher,最大的特点是可以手动发送数据。
外界每次调用 send(_:) 或者 send(completion:),对应的 Subject 就会向外发布一个事件

public protocol Subject : AnyObject, Publisher {
    func send(_ value: Self.Output)
    func send(completion: Subscribers.Completion<Self.Failure>) 
    func send(subscription: Subscription) 
}

如果我们说 sink 提供了由函数响应式向指令式编程转变的路径的话,Subject 则补全了这条通路的另一侧:它让你可以将传统的指令式异步 API 里的事件和信号转换到响应式的世界中去。

Combine 内置提供了两种常用的 Subject 类型,分别是 PassthroughSubject 和 CurrentValueSubject。

PassthroughSubject

简单地将通过 send 发送数据或事件给下游的 Publisher 或 Subscriber, 并不会对接收到的数据进行保留,当订阅开始后,它将监听并响应接下来的事件

let subject = PassthroughSubject<String, Never>()

subject.send("Hello")
let subscription = subject.sink { completed in
    print(completed)
} receiveValue: { value in
    print(value)
}
subject.send("World")
subject.send(completion: .finished)

// Output:
// World
// finished

CurrentvalueSubject

CurrentValueSubject 则会包装和持有一个值,并在设置该值时发送事件并保留新的值。在订阅发生的瞬间,CurrentValueSubject 会把当前保存的值发送给订阅者。

let publisher2 = CurrentValueSubject<Int, Never>(0)
print("开始订阅")
let subscription = publisher2.sink(
    receiveCompletion: { complete in
        print(complete)
    },
    receiveValue: { value in
        print(value)
    }
)
publisher2.value = 1
publisher2.value = 2
publisher2.send(completion: .finished)

// Output:
// 开始订阅
// 0
// 1
// 2
// finished
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