ReactiveCocoa自述：工作原理和應用

本文翻譯自GitHub上的開源框架ReactiveCocoa的readme,

英文原文鏈接https://github.com/ReactiveCocoa/ReactiveCocoa.

ReactiveCocoa (RAC)是一個Objective-C的框架,它的靈感來自函數式響應式編程.

如果你已經很熟悉函數式響應式編程編程或者了解ReactiveCocoa的一些基本前提,check outDocumentation文件夾作為框架的概述,這里面有一些關于它怎么工作的深層次的信息.

感謝Rheinfabrik對ReactiveCocoa 3!_開發慷慨地贊助.

什么是ReactiveCocoa?

ReactiveCocoa文檔寫得很厲害,并且詳細地介紹了RAC是什么以及它是怎么工作的?

如果你多學一點，我們推薦下面這些資源:

1. Introduction

   </li>

2. When to use ReactiveCocoa

   </li>

3. Framework Overview

   </li>

4. Basic Operators

   </li>

5. Header documentation

   </li>

6. Previously answered Stack Overflow questions and GitHub issues

   </li>

7. The rest of the Documentation folder

   </li>

8. Functional Reactive Programming on iOS(eBook)

   </li> </ol>

   如果你有任何其他的問題,請隨意提交issue,

   file an issue.

   介紹

   ReactiveCocoa的靈感來自函數式響應式編程.Rather than using mutable variables which are replaced and modified in-place,RAC提供signals（表現為RACSignal）來捕捉當前以及將來的值.

   通過對signals進行連接,綁定和響應,不需要連續地觀察和更新值,軟件就能寫了.

   舉個例子,一個text field能夠綁定到最新狀態,即使它在變,而不需要用額外的代碼去更新text field每一秒的狀態.它有點像KVO,但它用blocks代替了重寫-observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:.

   Signals也能夠呈現異步的操作,有點像futures and promises.這極大地簡化了異步軟件,包括了網絡處理的代碼.

   RAC有一個主要的優點,就是提供了一個單一的，統一的方法去處理異步的行為,包括delegate方法,blocks回調,target-action機制,notifications和KVO.

   這里有一個簡單的例子:

   // When self.username changes, logs the new name to the console.
   //
   // RACObserve(self, username) creates a new RACSignal that sends the current
   // value of self.username, then the new value whenever it changes.
   // -subscribeNext: will execute the block whenever the signal sends a value.
   [RACObserve(self, username) subscribeNext:^(NSString *newName) {
       NSLog(@"%@", newName);
   }];

   這不像KVO notifications,signals能夠連接在一起并且能夠同時進行操作:

   // Only logs names that starts with "j".
   //
   // -filter returns a new RACSignal that only sends a new value when its block
   // returns YES.
   [[RACObserve(self, username)
       filter:^(NSString *newName) {
           return [newName hasPrefix:@"j"];
       }]
       subscribeNext:^(NSString *newName) {
           NSLog(@"%@", newName);
       }];

   Signals也能夠用來導出狀態.而不是observing properties或者設置其他的 properties去反應新的值,RAC通過signals and operations讓表示屬性變得有可能:

   // Creates a one-way binding so that self.createEnabled will be
   // true whenever self.password and self.passwordConfirmation
   // are equal.
   //
   // RAC() is a macro that makes the binding look nicer.
   // 
   // +combineLatest:reduce: takes an array of signals, executes the block with the
   // latest value from each signal whenever any of them changes, and returns a new
   // RACSignal that sends the return value of that block as values.
   RAC(self, createEnabled) = [RACSignal 
       combineLatest:@[ RACObserve(self, password), RACObserve(self, passwordConfirmation) ] 
       reduce:^(NSString *password, NSString *passwordConfirm) {
           return @([passwordConfirm isEqualToString:password]);
       }];

   Signals不僅僅能夠用在KVO,還可以用在很多的地方.比如說,它們也能夠展示button presses:

   // Logs a message whenever the button is pressed.
   //
   // RACCommand creates signals to represent UI actions. Each signal can
   // represent a button press, for example, and have additional work associated
   // with it.
   //
   // -rac_command is an addition to NSButton. The button will send itself on that
   // command whenever it's pressed.
   self.button.rac_command = [[RACCommand alloc] initWithSignalBlock:^(id _) {
       NSLog(@"button was pressed!");
       return [RACSignal empty];
   }];

   或者異步的網絡操作:

   // Hooks up a "Log in" button to log in over the network.
   //
   // This block will be run whenever the login command is executed, starting
   // the login process.
   self.loginCommand = [[RACCommand alloc] initWithSignalBlock:^(id sender) {
       // The hypothetical -logIn method returns a signal that sends a value when
       // the network request finishes.
       return [client logIn];
   }];
   // -executionSignals returns a signal that includes the signals returned from
   // the above block, one for each time the command is executed.
   [self.loginCommand.executionSignals subscribeNext:^(RACSignal *loginSignal) {
       // Log a message whenever we log in successfully.
       [loginSignal subscribeCompleted:^{
           NSLog(@"Logged in successfully!");
       }];
   }];
   // Executes the login command when the button is pressed.
   self.loginButton.rac_command = self.loginCommand;

   Signals能夠展示timers,其他的UI事件,或者其他跟時間改變有關的東西.

   對于用signals來進行異步操作,通過連接和改變這些signals能夠進行更加復雜的行為.在一組操作完成時,工作能夠很簡單觸發:

   // Performs 2 network operations and logs a message to the console when they are
   // both completed.
   //
   // +merge: takes an array of signals and returns a new RACSignal that passes
   // through the values of all of the signals and completes when all of the
   // signals complete.
   //
   // -subscribeCompleted: will execute the block when the signal completes.
   [[RACSignal 
       merge:@[ [client fetchUserRepos], [client fetchOrgRepos] ]] 
       subscribeCompleted:^{
           NSLog(@"They're both done!");
       }];

   Signals能夠順序地執行異步操作,而不是嵌套block回調.這個和futures and promises很相似:

   // Logs in the user, then loads any cached messages, then fetches the remaining
   // messages from the server. After that's all done, logs a message to the
   // console.
   //
   // The hypothetical -logInUser methods returns a signal that completes after
   // logging in.
   //
   // -flattenMap: will execute its block whenever the signal sends a value, and
   // returns a new RACSignal that merges all of the signals returned from the block
   // into a single signal.
   [[[[client 
       logInUser] 
       flattenMap:^(User *user) {
           // Return a signal that loads cached messages for the user.
           return [client loadCachedMessagesForUser:user];
       }]
       flattenMap:^(NSArray *messages) {
           // Return a signal that fetches any remaining messages.
           return [client fetchMessagesAfterMessage:messages.lastObject];
       }]
       subscribeNext:^(NSArray *newMessages) {
           NSLog(@"New messages: %@", newMessages);
       } completed:^{
           NSLog(@"Fetched all messages.");
       }];

   RAC也能夠簡單地綁定異步操作的結果:

   // Creates a one-way binding so that self.imageView.image will be set as the user's
   // avatar as soon as it's downloaded.
   //
   // The hypothetical -fetchUserWithUsername: method returns a signal which sends
   // the user.
   //
   // -deliverOn: creates new signals that will do their work on other queues. In
   // this example, it's used to move work to a background queue and then back to the main thread.
   //
   // -map: calls its block with each user that's fetched and returns a new
   // RACSignal that sends values returned from the block.
   RAC(self.imageView, image) = [[[[client 
       fetchUserWithUsername:@"joshaber"]
       deliverOn:[RACScheduler scheduler]]
       map:^(User *user) {
           // Download the avatar (this is done on a background queue).
           return [[NSImage alloc] initWithContentsOfURL:user.avatarURL];
       }]
       // Now the assignment will be done on the main thread.
       deliverOn:RACScheduler.mainThreadScheduler];

   這里僅僅說了RAC能做什么,但很難說清RAC為什么如此強大.雖然通過這個README很難說清RAC,但我盡可能用更少的代碼,更少的模版,把更好的代碼去表達清楚.

   如果想要更多的示例代碼,可以check outC-41 或者 GroceryList,這些都是真正用ReactiveCocoa寫的iOS apps.更多的RAC信息可以看一下Documentation文件夾.

   什么時候用ReactiveCocoa

   乍看上去,ReactiveCocoa是很抽象的,它可能很難理解如何將它應用到具體的問題.

   這里有一些RAC常用的地方.

   處理異步或者事件驅動數據源

   很多Cocoa編程集中在響應user events或者改變application state.這樣寫代碼很快地會變得很復雜,就像一個意大利面,需要處理大量的回調和狀態變量的問題.

   這個模式表面上看起來不同,像UI回調,網絡響應,和KVO notifications,實際上有很多的共同之處。RACSignal統一了這些API,這樣他們能夠組裝在一起然后用相同的方式操作.

   舉例看一下下面的代碼:

   static void *ObservationContext = &ObservationContext;
   - (void)viewDidLoad {
       [super viewDidLoad];
       [LoginManager.sharedManager addObserver:self forKeyPath:@"loggingIn" options:NSKeyValueObservingOptionInitial context:&ObservationContext];
       [NSNotificationCenter.defaultCenter addObserver:self selector:@selector(loggedOut:) name:UserDidLogOutNotification object:LoginManager.sharedManager];
       [self.usernameTextField addTarget:self action:@selector(updateLogInButton) forControlEvents:UIControlEventEditingChanged];
       [self.passwordTextField addTarget:self action:@selector(updateLogInButton) forControlEvents:UIControlEventEditingChanged];
       [self.logInButton addTarget:self action:@selector(logInPressed:) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
   }
   - (void)dealloc {
       [LoginManager.sharedManager removeObserver:self forKeyPath:@"loggingIn" context:ObservationContext];
       [NSNotificationCenter.defaultCenter removeObserver:self];
   }
   - (void)updateLogInButton {
       BOOL textFieldsNonEmpty = self.usernameTextField.text.length > 0 && self.passwordTextField.text.length > 0;
       BOOL readyToLogIn = !LoginManager.sharedManager.isLoggingIn && !self.loggedIn;
       self.logInButton.enabled = textFieldsNonEmpty && readyToLogIn;
   }
   - (IBAction)logInPressed:(UIButton *)sender {
       [[LoginManager sharedManager]
           logInWithUsername:self.usernameTextField.text
           password:self.passwordTextField.text
           success:^{
               self.loggedIn = YES;
           } failure:^(NSError *error) {
               [self presentError:error];
           }];
   }
   - (void)loggedOut:(NSNotification *)notification {
       self.loggedIn = NO;
   }
   - (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary *)change context:(void *)context {
       if (context == ObservationContext) {
           [self updateLogInButton];
       } else {
           [super observeValueForKeyPath:keyPath ofObject:object change:change context:context];
       }
   }

   … 用RAC表達的話就像下面這樣:

   - (void)viewDidLoad {
       [super viewDidLoad];
       @weakify(self);
       RAC(self.logInButton, enabled) = [RACSignal
           combineLatest:@[
               self.usernameTextField.rac_textSignal,
               self.passwordTextField.rac_textSignal,
               RACObserve(LoginManager.sharedManager, loggingIn),
               RACObserve(self, loggedIn)
           ] reduce:^(NSString *username, NSString *password, NSNumber *loggingIn, NSNumber *loggedIn) {
               return @(username.length > 0 && password.length > 0 && !loggingIn.boolValue && !loggedIn.boolValue);
           }];
       [[self.logInButton rac_signalForControlEvents:UIControlEventTouchUpInside] subscribeNext:^(UIButton *sender) {
           @strongify(self);
           RACSignal *loginSignal = [LoginManager.sharedManager
               logInWithUsername:self.usernameTextField.text
               password:self.passwordTextField.text];
               [loginSignal subscribeError:^(NSError *error) {
                   @strongify(self);
                   [self presentError:error];
               } completed:^{
                   @strongify(self);
                   self.loggedIn = YES;
               }];
       }];
       RAC(self, loggedIn) = [[NSNotificationCenter.defaultCenter
           rac_addObserverForName:UserDidLogOutNotification object:nil]
           mapReplace:@NO];
   }

   連接依賴的操作

   依賴經常用在網絡請求,當下一個對服務器網絡請求需要構建在前一個完成時,可以看一下下面的代碼:

   [client logInWithSuccess:^{
       [client loadCachedMessagesWithSuccess:^(NSArray *messages) {
           [client fetchMessagesAfterMessage:messages.lastObject success:^(NSArray *nextMessages) {
               NSLog(@"Fetched all messages.");
           } failure:^(NSError *error) {
               [self presentError:error];
           }];
       } failure:^(NSError *error) {
           [self presentError:error];
       }];
   } failure:^(NSError *error) {
       [self presentError:error];
   }];

   ReactiveCocoa 則讓這種模式特別簡單:

   [[[[client logIn]
       then:^{
           return [client loadCachedMessages];
       }]
       flattenMap:^(NSArray *messages) {
           return [client fetchMessagesAfterMessage:messages.lastObject];
       }]
       subscribeError:^(NSError *error) {
           [self presentError:error];
       } completed:^{
           NSLog(@"Fetched all messages.");
       }];

   并行地獨立地工作

   與獨立的數據集并行,然后將它們合并成一個最終的結果在Cocoa中是相當不簡單的,并且還經常涉及大量的同步:

   __block NSArray *databaseObjects;
   __block NSArray *fileContents;
   NSOperationQueue *backgroundQueue = [[NSOperationQueue alloc] init];
   NSBlockOperation *databaseOperation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
       databaseObjects = [databaseClient fetchObjectsMatchingPredicate:predicate];
   }];
   NSBlockOperation *filesOperation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
       NSMutableArray *filesInProgress = [NSMutableArray array];
       for (NSString *path in files) {
           [filesInProgress addObject:[NSData dataWithContentsOfFile:path]];
       }
       fileContents = [filesInProgress copy];
   }];
   NSBlockOperation *finishOperation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
       [self finishProcessingDatabaseObjects:databaseObjects fileContents:fileContents];
       NSLog(@"Done processing");
   }];
   [finishOperation addDependency:databaseOperation];
   [finishOperation addDependency:filesOperation];
   [backgroundQueue addOperation:databaseOperation];
   [backgroundQueue addOperation:filesOperation];
   [backgroundQueue addOperation:finishOperation];

   上面的代碼能夠簡單地用合成signals來清理和優化:

   RACSignal *databaseSignal = [[databaseClient
       fetchObjectsMatchingPredicate:predicate]
       subscribeOn:[RACScheduler scheduler]];
   RACSignal *fileSignal = [RACSignal startEagerlyWithScheduler:[RACScheduler scheduler] block:^(id subscriber) {
       NSMutableArray *filesInProgress = [NSMutableArray array];
       for (NSString *path in files) {
           [filesInProgress addObject:[NSData dataWithContentsOfFile:path]];
       }
       [subscriber sendNext:[filesInProgress copy]];
       [subscriber sendCompleted];
   }];
   [[RACSignal
       combineLatest:@[ databaseSignal, fileSignal ]
       reduce:^ id (NSArray *databaseObjects, NSArray *fileContents) {
           [self finishProcessingDatabaseObjects:databaseObjects fileContents:fileContents];
           return nil;
       }]
       subscribeCompleted:^{
           NSLog(@"Done processing");
       }];

   簡化集合轉換

   像map, filter, fold/reduce 這些高級功能在Foundation中是極度缺少的m導致了一些像下面這樣循環集中的代碼:

   NSMutableArray *results = [NSMutableArray array];
   for (NSString *str in strings) {
       if (str.length < 2) {         continue;     }     NSString *newString = [str stringByAppendingString:@"foobar"];     [results addObject:newString]; }

   RACSequence能夠允許Cocoa集合用統一的方式操作:

   RACSequence *results = [[strings.rac_sequence
       filter:^ BOOL (NSString *str) {
           return str.length >= 2;
       }]
       map:^(NSString *str) {
           return [str stringByAppendingString:@"foobar"];
       }];

   系統要求

   ReactiveCocoa 要求 OS X 10.8+ 以及 iOS 8.0+.

   引入 ReactiveCocoa

   增加 RAC 到你的應用中:

   1. 增加 ReactiveCocoa 倉庫 作為你應用倉庫的一個子模塊.

   2. 從ReactiveCocoa文件夾中運行 script/bootstrap .

   3. 拖拽 ReactiveCocoa.xcodeproj 到你應用的 Xcode project 或者 workspace中.

   4. 在你應用target的"Build Phases"的選項卡,增加 RAC到 "Link Binary With Libraries"

   On iOS, 增加 libReactiveCocoa-iOS.a.

   On OS X, 增加 ReactiveCocoa.framework.

   RAC 必須選擇"Copy Frameworks" . 假如你沒有的話, 需要選擇"Copy Files"和"Frameworks" .

   5. 增加 "$(BUILD_ROOT)/../IntermediateBuildFilesPath/UninstalledProducts/include"

   $(inherited)到 "Header Search Paths" (這需要archive builds, 但也沒什么影響).

   6. For iOS targets, 增加 -ObjC 到 "Other Linker Flags" .

   7. 假如你增加 RAC到一個project (不是一個workspace), 你需要適當的添加RAC target到你應用的"Target Dependencies".

   假如你喜歡用CocoaPods,這里有一些慷慨地第三方貢獻ReactiveCocoa podspecs .

   想看一個用了RAC的工程,check outC-41 或者 GroceryList,這些是真實的用ReactiveCocoa寫的iOS apps.

   獨立開發

   假如你的工作用RAC是隔離的而不是將其集成到另一個項目,你會想打開ReactiveCocoa.xcworkspace 而不是.xcodeproj.

   更多信息

   ReactiveCocoa靈感來自.NET的ReactiveExtensions (Rx).Rx的一些原則也能夠很好的用在RAC.這里有些好的Rx資源:

   • Reactive Extensions MSDN entry

     </li>

   • Reactive Extensions for .NET Introduction

     </li>

   • Rx - Channel 9 videos

     </li>

   • Reactive Extensions wiki

     </li>

   • 101 Rx Samples

     </li>

   • Programming Reactive Extensions and LINQ

     </li> </ul>

     RAC和Rx靈感都是來自函數式響應式編程.這里有些關于FRP(functional reactive programming)相關的資源:

     • What is FRP? - Elm Language

       </li>

     • What is Functional Reactive Programming - Stack Overflow

       </li>

     • Specification for a Functional Reactive Language - Stack Overflow

       </li>

     • Escape from Callback Hell

       </li>

     • Principles of Reactive Programming on Coursera

       </li> </ul> 來源：coderyi