细说ReactiveCocoa的冷信号与热信号（二）：为什么要区分冷热信号

William Zang 2015-09-28 14:00

前一篇文章我们介绍了冷信号与热信号的概念，可能有同学会问了，为什么RAC要搞得如此复杂呢，只用一种信号不就行了么？要解释这个问题，需要绕一些圈子。

前面可能比较难懂，如果不能很好理解，请仔细阅读相关文档。

最前面提到了RAC是一套基于Cocoa的FRP框架，那就来说说FRP吧。FRP的全称是Functional Reactive Programming，中文译作函数式响应式编程，是RP（Reactive Programm，响应式编程）的FP（Functional Programming，函数式编程）实现。说起来很拗口。太多的细节不多讨论，我们着重关注下FRP的FP特征。

FP有个很重要的概念是和我们的主题相关的，那就是纯函数。

纯函数就是返回值只由输入值决定、而且没有可见副作用 )的函数或者表达式。这和数学中的函数是一样的，比如：

f(x) = 5x + 1

这个函数在调用的过程中除了返回值以外的没有任何对外界的影响，除了入参x以外也不受任何其他外界因素的影响。

那么副作用都有哪些呢？我来列举以下几个情况：

函数的处理过程中，修改了外部的变量，例如全局变量。一个特殊点的例子，就是如果把OC的一个方法看做一个函数，所有的成员变量的赋值都是对外部变量的修改。是的，从FP的角度看OOP是充满副作用的。
函数的处理过程中，触发了一些额外的动作，例如发送了一个全局的Notification，在console里面输出了一行信息，保存了文件，触发了网络，更新了屏幕等。
函数的处理过程中，受到外部变量的影响，例如全局变量，方法里面用到的成员变量。注意block中捕获的外部变量也算副作用。
函数的处理过程中，受到线程锁的影响算副作用。

由此我们可以看出，在目前的iOS编程中，我们是很难摆脱副作用的。甚至可以这么说，我们iOS编程的目的其实就是产生各种副作用。（基于用户触摸的外界因素，最终反馈到网络变化和屏幕变化上。）

接下来我们来分析副作用与冷热信号的关系。既然iOS编程中少不了副作用，那么RAC在实际的使用中也不可避免地要接触副作用。下面通过一个业务场景，来看看冷信号中副作用的坑：

 self.sessionManager = [[AFHTTPSessionManager alloc] initWithBaseURL:[NSURL URLWithString:@"http://api.xxxx.com"]]; self.sessionManager.requestSerializer = [AFJSONRequestSerializer serializer]; self.sessionManager.responseSerializer = [AFJSONResponseSerializer serializer]; @weakify(self) RACSignal *fetchData = [RACSignal createSignal:^RACDisposable *(id<RACSubscriber> subscriber) {  @strongify(self)  NSURLSessionDataTask *task = [self.sessionManager GET:@"fetchData" parameters:@{@"someParameter": @"someValue"} success:^(NSURLSessionDataTask *task, id responseObject) {   [subscriber sendNext:responseObject];   [subscriber sendCompleted];  } failure:^(NSURLSessionDataTask *task, NSError *error) {   [subscriber sendError:error];  }];  return [RACDisposable disposableWithBlock:^{   if (task.state != NSURLSessionTaskStateCompleted) {    [task cancel];   }  }]; }]; RACSignal *title = [fetchData flattenMap:^RACSignal *(NSDictionary *value) {  if ([value[@"title"] isKindOfClass:[NSString class]]) {   return [RACSignal return:value[@"title"]];  } else {   return [RACSignal error:[NSError errorWithDomain:@"some error" code:400 userInfo:@{@"originData": value}]];  } }]; RACSignal *desc = [fetchData flattenMap:^RACSignal *(NSDictionary *value) {  if ([value[@"desc"] isKindOfClass:[NSString class]]) {   return [RACSignal return:value[@"desc"]];  } else {   return [RACSignal error:[NSError errorWithDomain:@"some error" code:400 userInfo:@{@"originData": value}]];  } }]; RACSignal *renderedDesc = [desc flattenMap:^RACStream *(NSString *value) {  NSError *error = nil;  RenderManager *renderManager = [[RenderManager alloc] init];  NSAttributedString *rendered = [renderManager renderText:value error:&error];  if (error) {   return [RACSignal error:error];  } else {   return [RACSignal return:rendered];  } }]; RAC(self.someLablel, text) = [[title catchTo:[RACSignal return:@"Error"]]  startWith:@"Loading..."]; RAC(self.originTextView, text) = [[desc catchTo:[RACSignal return:@"Error"]] startWith:@"Loading..."]; RAC(self.renderedTextView, attributedText) = [[renderedDesc catchTo:[RACSignal return:[[NSAttributedString alloc] initWithString:@"Error"]]] startWith:[[NSAttributedString alloc] initWithString:@"Loading..."]]; [[RACSignal merge:@[title, desc, renderedDesc]] subscribeError:^(NSError *error) {  UIAlertView *alertView = [[UIAlertView alloc] initWithTitle:@"Error" message:error.domain delegate:nil cancelButtonTitle:@"OK" otherButtonTitles:nil];  [alertView show]; }];

不知道大家有没有被这么一大段的代码吓到，我想要表达的是，在真正的工程中，我们的业务逻辑是很复杂的，而一些坑就隐藏在如此看似复杂但是又很合理的代码之下。所以我尽量模拟了一些需求，使得代码看起来更丰富。下面我们还是来仔细看下这段代码的逻辑吧：

创建了一个 AFHTTPSessionManager 用来做网络接口的数据获取。
创建了一个名为 fetchData 的信号来通过网络获取信息。
创建一个名为 title 的信号从获取的 data 中取得 title 字段，如果没有该字段则反馈一个错误。
创建一个名为 desc 的信号从获取的 data 中取得 desc 字段，如果没有该字段则反馈一个错误。
针对 desc 这个信号做一个渲染，得到一个名为 renderedDesc 的新信号，该信号会在渲染失败的时候反馈一个错误。
把 title 信号所有的错误转换为字符串 @"Error" 并且在没有获取值之前以字符串 @"Loading..." 占位，之后与 self.someLablel 的 text 属性绑定。
把 desc 信号所有的错误转换为字符串 @"Error" 并且在没有获取值之前以字符串 @"Loading..." 占位，之后与 self.originTextView 的 text 属性绑定。
把 renderedDesc 信号所有的错误转换为属性字符串 @"Error" 并且在没有获取值之前以属性字符串 @"Loading..." 占位，之后与 self.renderedTextView 的 text 属性绑定。
订阅 title 、 desc 、 renderedDesc 这三个信号的任何错误，并且弹出 UIAlertView 。

这些代码体现了RAC的一些优势，例如良好的错误处理和各种链式处理。很不错，对不对？但是很遗憾的告诉大家，这段代码其实有很严重的错误。

如果你去尝试运行这段代码，并且打开Charles查看，你会惊奇的发现，这个网络请求发送了6次。没错，是6次请求。我们也可以想象到类似的代码存在其他副作用的问题，重新刷新了6次屏幕，写入6次文件，发了6个全局通知。

下面来分析，为什么是6次网络请求呢？首先根据上面的知识，可以推断出名为 fetchData 信号是一个冷信号。那么这个信号在订阅的时候就会执行里面的过程。那这个信号是在什么时候被订阅了呢？仔细回看了代码，我们发现并没有订阅这个信号，只是调用这个信号的 flattenMap 产生了两个新的信号。

这里有一个很重要的概念，就是任何的信号转换即是对原有的信号进行订阅从而产生新的信号。由此我们可以写出flattenMap的伪代码如下：

 - (instancetype)flattenMap_:(RACStream * (^)(id value))block { {  return [RACSignal createSignal:^RACDisposable *(id<RACSubscriber> subscriber) {     return [self subscribeNext:^(id x) {      RACSignal *signal = (RACSignal *)block(x);      [signal subscribeNext:^(id x) {       [subscriber sendNext:x];      } error:^(NSError *error) {       [subscriber sendError:error];      } completed:^{       [subscriber sendCompleted];      }];     } error:^(NSError *error) {      [subscriber sendError:error];     } completed:^{      [subscriber sendCompleted];     }];  }]; }

除了没有高度复用和缺少一些disposable的处理以外，上述代码大致可以比较直观地说明flattenMap的机制。观察会发现其实是在调用这个方法的时候，生成了一个新的信号，并在这个新信号的执行过程中对 self 进行的了订阅。还需要注意一个细节，就是这个返回信号在未来订阅的时候，才会间接的订阅 self 。后续的 startWith 、 catchTo 等都可以这样理解。

回到我们的问题，那就是说，在 fetchData 被 flattenMap 之后，它就会因为名为 title 和 desc 信号的订阅而订阅。而后续对 desc 也会进行 flattenMap ，得到了 renderedDesc ，因此未来 renderedDesc 被订阅的时候， fetchData 也会被间接订阅。这就解释了，为什么后续我们用 RAC 宏进行绑定的时候， fetchData 会订阅 3次。由于 fetchData 是冷信号，所以3次订阅意味着它的过程被执行了3次，也就是有3次网络请求。

另外的3次订阅来自 RACSignal 类的 merge 方法。根据上述的描述，我们也可以猜测 merge 方法也一定是创建了一个新的信号，在这个信号被订阅的时候，把它包含的所有信号订阅。所以我们又得到了额外的3次网络请求。

由此可以看到，不熟悉冷热信号对业务造成的影响。我们可以想象对用户流量的影响，对服务器负载的影响，对统计的影响，如果这是一个点赞的接口，会不会造成多次点赞？后果不堪设想啊。而这些都可以通过将 fetchData 转换为热信号来解决。

接下来也许你会问，如果我的整个计算过程中都没有副作用，是否就不会有这个问题？答案是肯定的。试想下刚才那段代码如果没有网络请求，换成一些标准化的计算会怎样。虽然可以肯定它不会出现bug，但是不要忽视其中的运算也会执行多次。纯函数还有一个概念就是引用透明 )。在纯函数式语言（例如 Haskell ）中对此可以进行一定的优化，也就是说纯函数的调用在相同参数下的返回值第二次不需要计算，所以在纯函数式语言里面的FRP并没有冷信号的担忧。然而Objective-C语言中并没有这种纯函数优化，因此有大规模运算的冷信号对性能是有一定影响的。

从上文内容可以看出，如果我们想更好地掌握RAC这个框架，区分冷信号与热信号是十分重要的。接下来的系列第三篇文章，我会揭示冷信号与热信号的本质，帮助大家正确的理解冷信号与热信号。