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Subject (主体)

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2023-12-01

什么是 Subject？ - RxJS Subject 是一种特殊类型的 Observable，它允许将值多播给多个观察者，所以 Subject 是多播的，而普通的 Observables 是单播的(每个已订阅的观察者都拥有 Observable 的独立执行)。

Subject 像是 Observable，但是可以多播给多个观察者。Subject 还像是 EventEmitters，维护着多个监听器的注册表。

每个 Subject 都是 Observable 。 - 对于 Subject，你可以提供一个观察者并使用 subscribe 方法，就可以开始正常接收值。从观察者的角度而言，它无法判断 Observable 执行是来自普通的 Observable 还是 Subject 。

在 Subject 的内部，subscribe 不会调用发送值的新执行。它只是将给定的观察者注册到观察者列表中，类似于其他库或语言中的 addListener 的工作方式。

每个 Subject 都是观察者。 - Subject 是一个有如下方法的对象： next(v)、error(e) 和 complete() 。要给 Subject 提供新值，只要调用 next(theValue)，它会将值多播给已注册监听该 Subject 的观察者们。

在下面的示例中，我们为 Subject 添加了两个观察者，然后给 Subject 提供一些值：

var subject = new Rx.Subject();

subject.subscribe({
  next: (v) => console.log('observerA: ' + v)
});
subject.subscribe({
  next: (v) => console.log('observerB: ' + v)
});

subject.next(1);
subject.next(2);

下面是控制台的输出：

observerA: 1
observerB: 1
observerA: 2
observerB: 2

因为 Subject 是观察者，这也就在意味着你可以把 Subject 作为参数传给任何 Observable 的 subscribe 方法，如下面的示例所展示的：

var subject = new Rx.Subject();

subject.subscribe({
  next: (v) => console.log('observerA: ' + v)
});
subject.subscribe({
  next: (v) => console.log('observerB: ' + v)
});

var observable = Rx.Observable.from([1, 2, 3]);

observable.subscribe(subject); // 你可以提供一个 Subject 进行订阅

执行结果：

observerA: 1
observerB: 1
observerA: 2
observerB: 2
observerA: 3
observerB: 3

使用上面的方法，我们基本上只是通过 Subject 将单播的 Observable 执行转换为多播的。这也说明了 Subjects 是将任意 Observable 执行共享给多个观察者的唯一方式。

还有一些特殊类型的 Subject：BehaviorSubject、ReplaySubject 和 AsyncSubject。

多播的 Observables

“多播 Observable” 通过 Subject 来发送通知，这个 Subject 可能有多个订阅者，然而普通的 “单播 Observable” 只发送通知给单个观察者。

多播 Observable 在底层是通过使用 Subject 使得多个观察者可以看见同一个 Observable 执行。

在底层，这就是 multicast 操作符的工作原理：观察者订阅一个基础的 Subject，然后 Subject 订阅源 Observable 。下面的示例与前面使用 observable.subscribe(subject) 的示例类似：

var source = Rx.Observable.from([1, 2, 3]);
var subject = new Rx.Subject();
var multicasted = source.multicast(subject);

// 在底层使用了 `subject.subscribe({...})`:
multicasted.subscribe({
  next: (v) => console.log('observerA: ' + v)
});
multicasted.subscribe({
  next: (v) => console.log('observerB: ' + v)
});

// 在底层使用了 `source.subscribe(subject)`:
multicasted.connect();

multicast 操作符返回一个 Observable，它看起来和普通的 Observable 没什么区别，但当订阅时就像是 Subject 。multicast 返回的是 ConnectableObservable，它只是一个有 connect() 方法的 Observable 。

connect() 方法十分重要，它决定了何时启动共享的 Observable 执行。因为 connect() 方法在底层执行了 source.subscribe(subject)，所以它返回的是 Subscription，你可以取消订阅以取消共享的 Observable 执行。

引用计数

手动调用 connect() 并处理 Subscription 通常太笨重。通常，当第一个观察者到达时我们想要自动地连接，而当最后一个观察者取消订阅时我们想要自动地取消共享执行。

请考虑以下示例，下面的列表概述了 Subscriptions 发生的经过：

  1. 第一个观察者订阅了多播 Observable
  2. 多播 Observable 已连接
  3. next 值 0 发送给第一个观察者
  4. 第二个观察者订阅了多播 Observable
  5. next 值 1 发送给第一个观察者
  6. next 值 1 发送给第二个观察者
  7. 第一个观察者取消了多播 Observable 的订阅
  8. next 值 2 发送给第二个观察者
  9. 第二个观察者取消了多播 Observable 的订阅
  10. 多播 Observable 的连接已中断(底层进行的操作是取消订阅)

要实现这点，需要显式地调用 connect()，代码如下：

var source = Rx.Observable.interval(500);
var subject = new Rx.Subject();
var multicasted = source.multicast(subject);
var subscription1, subscription2, subscriptionConnect;

subscription1 = multicasted.subscribe({
  next: (v) => console.log('observerA: ' + v)
});
// 这里我们应该调用 `connect()`，因为 `multicasted` 的第一个
// 订阅者关心消费值
subscriptionConnect = multicasted.connect();

setTimeout(() => {
  subscription2 = multicasted.subscribe({
    next: (v) => console.log('observerB: ' + v)
  });
}, 600);

setTimeout(() => {
  subscription1.unsubscribe();
}, 1200);

// 这里我们应该取消共享的 Observable 执行的订阅，
// 因为此后 `multicasted` 将不再有订阅者
setTimeout(() => {
  subscription2.unsubscribe();
  subscriptionConnect.unsubscribe(); // 用于共享的 Observable 执行
}, 2000);

如果不想显式调用 connect()，我们可以使用 ConnectableObservable 的 refCount() 方法(引用计数)，这个方法返回 Observable，这个 Observable 会追踪有多少个订阅者。当订阅者的数量从0变成1，它会调用 connect() 以开启共享的执行。当订阅者数量从1变成0时，它会完全取消订阅，停止进一步的执行。

refCount 的作用是，当有第一个订阅者时，多播 Observable 会自动地启动执行，而当最后一个订阅者离开时，多播 Observable 会自动地停止执行。

示例如下：

var source = Rx.Observable.interval(500);
var subject = new Rx.Subject();
var refCounted = source.multicast(subject).refCount();
var subscription1, subscription2, subscriptionConnect;

// 这里其实调用了 `connect()`，
// 因为 `refCounted` 有了第一个订阅者
console.log('observerA subscribed');
subscription1 = refCounted.subscribe({
  next: (v) => console.log('observerA: ' + v)
});

setTimeout(() => {
  console.log('observerB subscribed');
  subscription2 = refCounted.subscribe({
    next: (v) => console.log('observerB: ' + v)
  });
}, 600);

setTimeout(() => {
  console.log('observerA unsubscribed');
  subscription1.unsubscribe();
}, 1200);

// 这里共享的 Observable 执行会停止，
// 因为此后 `refCounted` 将不再有订阅者
setTimeout(() => {
  console.log('observerB unsubscribed');
  subscription2.unsubscribe();
}, 2000);

执行结果：

observerA subscribed
observerA: 0
observerB subscribed
observerA: 1
observerB: 1
observerA unsubscribed
observerB: 2
observerB unsubscribed

refCount() 只存在于 ConnectableObservable，它返回的是 Observable，而不是另一个 ConnectableObservable 。

BehaviorSubject

Subject 的其中一个变体就是 BehaviorSubject，它有一个“当前值”的概念。它保存了发送给消费者的最新值。并且当有新的观察者订阅时，会立即从 BehaviorSubject 那接收到“当前值”。

BehaviorSubjects 适合用来表示“随时间推移的值”。举例来说，生日的流是一个 Subject，但年龄的流应该是一个 BehaviorSubject 。

在下面的示例中，BehaviorSubject 使用值0进行初始化，当第一个观察者订阅时会得到0。第二个观察者订阅时会得到值2，尽管它是在值2发送之后订阅的。

var subject = new Rx.BehaviorSubject(0); // 0是初始值

subject.subscribe({
  next: (v) => console.log('observerA: ' + v)
});

subject.next(1);
subject.next(2);

subject.subscribe({
  next: (v) => console.log('observerB: ' + v)
});

subject.next(3);

输出：

observerA: 0
observerA: 1
observerA: 2
observerB: 2
observerA: 3
observerB: 3

ReplaySubject

ReplaySubject 类似于 BehaviorSubject，它可以发送旧值给新的订阅者，但它还可以记录 Observable 执行的一部分。

ReplaySubject 记录 Observable 执行中的多个值并将其回放给新的订阅者。

当创建 ReplaySubject 时，你可以指定回放多少个值：

var subject = new Rx.ReplaySubject(3); // 为新的订阅者缓冲3个值

subject.subscribe({
  next: (v) => console.log('observerA: ' + v)
});

subject.next(1);
subject.next(2);
subject.next(3);
subject.next(4);

subject.subscribe({
  next: (v) => console.log('observerB: ' + v)
});

subject.next(5);

With output:

observerA: 1
observerA: 2
observerA: 3
observerA: 4
observerB: 2
observerB: 3
observerB: 4
observerA: 5
observerB: 5

除了缓冲数量，你还可以指定 window time (以毫秒为单位)来确定多久之前的值可以记录。在下面的示例中，我们使用了较大的缓存数量100，但 window time 参数只设置了500毫秒。

var subject = new Rx.ReplaySubject(100, 500 /* windowTime */);

subject.subscribe({
  next: (v) => console.log('observerA: ' + v)
});

var i = 1;
setInterval(() => subject.next(i++), 200);

setTimeout(() => {
  subject.subscribe({
    next: (v) => console.log('observerB: ' + v)
  });
}, 1000);

从下面的输出可以看出，第二个观察者得到的值是3、4、5，这三个值是订阅发生前的500毫秒内发生的：

observerA: 1
observerA: 2
observerA: 3
observerA: 4
observerA: 5
observerB: 3
observerB: 4
observerB: 5
observerA: 6
observerB: 6
...

AsyncSubject

AsyncSubject 是另一个 Subject 变体，只有当 Observable 执行完成时(执行 complete())，它才会将执行的最后一个值发送给观察者。

var subject = new Rx.AsyncSubject();

subject.subscribe({
  next: (v) => console.log('observerA: ' + v)
});

subject.next(1);
subject.next(2);
subject.next(3);
subject.next(4);

subject.subscribe({
  next: (v) => console.log('observerB: ' + v)
});

subject.next(5);
subject.complete();

输出：

observerA: 5
observerB: 5

AsyncSubject 和 last() 操作符类似，因为它也是等待 complete 通知，以发送一个单个值。

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