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很多開發(fā)人員，不論是前端、后端還是移動端都會從各種途徑中獲知響應(yīng)式編程這個概念，因為很多框架都開始宣稱支持響應(yīng)式開發(fā)。在我們意識到這一點時，大家都會嘗試搜索各種文章資料想了解響應(yīng)式編程到底是什么，可是互聯(lián)網(wǎng)資料真的是太“豐富”了，豐富到你看了看了半天，可能還摸不清頭腦，因為響應(yīng)式理論是從問題的底層重建了整個概念體系，一個概念牽扯出另一個概念，然后概念越來越多，很容易把人繞暈。本文嘗試在表面梳理一下響應(yīng)式編程的脈絡(luò)，力求清晰，供各位想深入研究的有所參考。

要理解響應(yīng)式編程的脈絡(luò)，就需要將這個詞拆分成兩部分：響應(yīng)式 和 編程。

編程

編程指的是編程范式，計算機語言發(fā)展到今天，出現(xiàn)了很多編程范式（詳見維基百科），響應(yīng)式編程是最近幾年流行起來的。除了響應(yīng)式編程之外，我們常用的編程范式還有命令式編程和在命令式編程基礎(chǔ)上擴展的面向?qū)ο缶幊?/strong>以及函數(shù)式編程。

• 命令式編程也稱為指令式編程，可以理解為運算語句，循環(huán)語句，條件分支語句和無條件分支語句（goto語句）形式的編程。
• 面向?qū)ο缶幊?/strong>在命令式編程基礎(chǔ)上添加了對象擴展。
• 函數(shù)式編程最重要的基礎(chǔ)是λ演算（lambda calculus）。相比命令式編程，其更加強調(diào)程序執(zhí)行的結(jié)果而非執(zhí)行的過程，倡導(dǎo)利用若干簡單的執(zhí)行單元讓計算結(jié)果不斷漸進，逐層推導(dǎo)復(fù)雜的運算，而不是設(shè)計一個復(fù)雜的執(zhí)行過程，而且λ演算的函數(shù)可以接受函數(shù)當(dāng)作輸入（引數(shù)）和輸出（傳出值）。

因此，總結(jié)一下，現(xiàn)在流行的編程范式：命令式、面向?qū)ο?、函?shù)式和響應(yīng)式。

響應(yīng)式

在命令式編程中，對于語句：a:=b+c，當(dāng)語句執(zhí)行時，a獲得了語句的執(zhí)行結(jié)果，此后，參數(shù)b和c的任何改變對a沒有影響。在響應(yīng)式編程中，對于語句：a:=b+c，當(dāng)參數(shù)b和c發(fā)生變化時，a會自動隨著變化，而不必重新執(zhí)行語句。

一些直觀的示例可以更好的理解“響應(yīng)”，如：Excel表格中，某個單元格產(chǎn)生變化時，其它單元格也會產(chǎn)生相應(yīng)的變化。APP從服務(wù)器接收到某條交易記錄時自動顯示在UI界面上。

響應(yīng)式作為一種設(shè)計思想在不同層面不同維度可以有不同的應(yīng)用。應(yīng)用到平常意義的數(shù)據(jù)流層面，就是Reactive Stream；如果應(yīng)用到服務(wù)流層面，就是響應(yīng)式微服務(wù)；用在Web設(shè)計上就有了響應(yīng)式Web設(shè)計；用在架構(gòu)層面就是響應(yīng)式架構(gòu)。

響應(yīng)式編程

響應(yīng)式編程是一種面向數(shù)據(jù)流和變化傳播的異步編程范例，數(shù)據(jù)流可以是I/O，事件等。

通常，某種具體的編程語言都會傾向于特定的編程范式，如Fortran語言是命令式編程語言，Java在設(shè)計上更加支持面向?qū)ο缶幊?，Haskell是函數(shù)式編程語言，而Scala則同時支持函數(shù)式和面向?qū)ο缶幊?。響?yīng)式編程沒有特定的編程語言，其實現(xiàn)是建立在現(xiàn)有編程語言基礎(chǔ)之上的，因此就有：

• 命令響應(yīng)式編程（imperative reactive programming）
• 面向?qū)ο箜憫?yīng)式編程（object-oriented reactive programming）
• 函數(shù)響應(yīng)式編程（functional reactive programming）

具體實現(xiàn)

針對響應(yīng)式編程理論，當(dāng)前主流實現(xiàn)有兩類：一種是函數(shù)響應(yīng)式編程FPR，一種是具有函數(shù)風(fēng)格的響應(yīng)式實現(xiàn)——響應(yīng)式函數(shù)編程RFP（reactive-functional programming）。

注意，這是兩種不同的實現(xiàn)，函數(shù)響應(yīng)式編程FRP是建立在函數(shù)編程之上的響應(yīng)式實現(xiàn)；響應(yīng)式函數(shù)編程RFP是在命令式操作系統(tǒng)之上的一層抽象，借鑒了函數(shù)式編程風(fēng)格，用于處理異步和事件驅(qū)動場景，同時可以避免像計算機需要跨線程和網(wǎng)絡(luò)邊界處理復(fù)雜的狀態(tài)那樣思考問題。

函數(shù)響應(yīng)式編程FPR有基于Scala語言實現(xiàn)的Akka-Streams，響應(yīng)式函數(shù)編程RFP有ReactiveX和Reactor等。

ReactiveX

ReactiveX，即Reactive Extension，響應(yīng)式擴展Rx。

Eric于2007年夏天在Microsoft創(chuàng)建了Rx，2009年11月18日Rx.Net發(fā)布，并移植到Microsoft.Phone.Reactive for Windows Phone 7。Jafar Husain于2011年離開Microsoft加入Netflix，開始布道Rx并在Netflix的客戶端UI棧完整地實現(xiàn)了異步流式處理。然后，他開始推動負責(zé)Netflix中間層API的Ben Christensen使用Rx。Ben于2012年開始RxJava并在2013年將代碼遷移到Github。

隨著Rx在業(yè)界越來越受歡迎，Eric于2012年離開Microsoft并創(chuàng)建了Applied Duality公司，將所有精力投入到構(gòu)建標準化的跨語言，跨平臺的異步實時數(shù)據(jù)流式處理API，即ReactiveX.io。

當(dāng)前，Rx包括RxJava，RxJS，Rx.Net，RxScala，RxClojure，RxSwift等18種語言實現(xiàn)。

Reactor

Reactor項目是Spring基于Reactive Streams規(guī)范（由4個簡單的Java接口：Publisher，Subscriber，Subscription 和 Processor，一個文本規(guī)范和一個TCK組成）提供的響應(yīng)式實現(xiàn)，目的是為了讓Spring生態(tài)體系能夠支持業(yè)界越來越火的響應(yīng)式開發(fā)。

Spring并未直接引入類似RxJava來作為其框架的一部分，而是選擇另造輪子。從Spring 5開始，開發(fā)人員就可以有Spring Web Reactive和Spring Web MVC兩種選擇。

當(dāng)前，Reactor項目包含Reactor Core，Reactor Test，Reactor Adapter，Reactor Netty，Reactor Extra，Reactor Kafka，Reactor Core .NET 和 Reactor Core JS。

Rx的特點

本節(jié)摘自《ReactiveX/RxJava文檔中文版》

Rx從同步集合的Iterable/Iterator反向演化而來，是一個使用可觀察數(shù)據(jù)流進行異步編程的編程接口，ReactiveX結(jié)合了觀察者模式、迭代器模式和函數(shù)式編程的精華。

使用觀察者模式

• 創(chuàng)建：Rx可以方便的創(chuàng)建事件流和數(shù)據(jù)流
• 組合：Rx使用查詢式的操作符組合和變換數(shù)據(jù)流
• 監(jiān)聽：Rx可以訂閱任何可觀察的數(shù)據(jù)流并執(zhí)行操作

簡化代碼

• 函數(shù)式風(fēng)格：對可觀察數(shù)據(jù)流使用無副作用的輸入輸出函數(shù)，避免了程序里錯綜復(fù)雜的狀態(tài)
• 簡化代碼：Rx的操作符通通?？梢詫?fù)雜的難題簡化為很少的幾行代碼
• 異步錯誤處理：傳統(tǒng)的try/catch沒辦法處理異步計算，Rx提供了合適的錯誤處理機制
• 輕松使用并發(fā)：Rx的Observables和Schedulers讓開發(fā)者可以擺脫底層的線程同步和各種并發(fā)問題

使用Observable的優(yōu)勢

Rx擴展了觀察者模式用于支持數(shù)據(jù)和事件序列，添加了一些操作符，它讓你可以聲明式的組合這些序列，而無需關(guān)注底層的實現(xiàn)：如線程、同步、線程安全、并發(fā)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和非阻塞IO。

在Rx中，一個觀察者(Observer)訂閱一個可觀察對象(Observable)。觀察者對Observable推送的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)序列作出響應(yīng)。這種模式可以極大地簡化并發(fā)操作，因為它創(chuàng)建了一個處于待命狀態(tài)的觀察者哨兵，在未來某個時刻響應(yīng)Observable的通知，不需要阻塞等待Observable推送數(shù)據(jù)。

概念與術(shù)語

• Reactive

直譯為反應(yīng)性的，有活性的，根據(jù)上下文一般翻譯為反應(yīng)式、響應(yīng)式

• Iterable

可迭代對象，支持以迭代器的形式遍歷，許多語言中都存在這個概念

• Observable

可觀察對象，在Rx中定義為更強大的Iterable，在觀察者模式中是被觀察的對象，一旦數(shù)據(jù)產(chǎn)生或發(fā)生變化，會通過某種方式通知觀察者或訂閱者

• Observer

觀察者對象，監(jiān)聽Observable推送的數(shù)據(jù)并做出響應(yīng)，Subscriber是它的一個特殊實現(xiàn)

• Future

（摘自Scala官方文檔）

所謂Future，是一種用于指代某個尚未就緒的值的對象。而這個值，往往是某個計算過程的結(jié)果：若該計算過程尚未完成，我們就說該Future未就位；若該計算過程正常結(jié)束，或中途拋出異常，我們就說該Future已就位。

Future的就位分為兩種情況：當(dāng)Future帶著某個值就位時，我們就說該Future攜帶計算結(jié)果成功就位。當(dāng)Future因?qū)?yīng)計算過程拋出異常而就緒，我們就說這個Future因該異常而失敗。

Future的一個重要屬性在于它只能被賦值一次。一旦給定了某個值或某個異常，future對象就變成了不可變對象——無法再被改寫。

• Promise

（摘自Scala官方文檔）

如果說futures是為了一個還沒有存在的結(jié)果，而當(dāng)成一種只讀占位符的對象類型去創(chuàng)建，那么promise就被認為是一個可寫的，可以實現(xiàn)一個future的單一賦值容器。這就是說，promise通過這種success方法可以成功去實現(xiàn)一個帶有值的future。相反的，因為一個失敗的promise通過failure方法就會實現(xiàn)一個帶有異常的future。

• Push vs Pull

當(dāng)我們使用迭代遍歷一個集合時，我們是從集合中拉?。≒ull）數(shù)據(jù)的。當(dāng)我們在集合或數(shù)據(jù)流上使用觀察者模式時，數(shù)據(jù)是推送給觀察者的。

• Sync vs Async

在Rx中，可觀察對象Observable同時支持同步和異步實現(xiàn)。

• Lazy vs Eager

在Rx中，可觀察對象Observable是有惰性的，只有被訂閱時，它才推送變化。這不同于eager類型如Future。

• Concurrency vs Parallel

在Rx中，一個可觀察對象Observable流既不支持并發(fā)也不支持并行。不過，在一組異步的可觀察對象Observable流集合可以執(zhí)行并發(fā)和并行處理操作。

結(jié)論

本文粗略梳理了響應(yīng)式編程的概念體系，深入研究和實踐還需要沿著這條脈絡(luò)進行深層次的挖掘。不當(dāng)之處請回復(fù)指正。