swift-Combine 学习笔记1

Swift Combine 框架是 Apple 于 2019 年在 WWDC 上发布的，旨在简化响应式编程。响应式编程是一种编程范式，专注于处理异步事件流，例如用户输入、网络请求或文件变化等。Combine 框架的主要目标是通过统一和简化事件处理逻辑，减少传统回调或通知机制的复杂性。

Combine 框架的核心思想是将数据变化表示为“发布者”（Publisher），它可以发出值、完成事件或者错误事件。订阅者（Subscriber）则会订阅这些发布者，以响应数据的变化。Combine 的发布-订阅模式与其他响应式编程库（例如 RxSwift）类似，但它与 Swift 和 Apple 的生态系统高度集成，专门为 iOS、macOS、watchOS 和 tvOS 量身定制。

Combine 的出现解决了开发者在处理异步任务时可能遇到的挑战，使得代码更加简洁、易读和易于维护，同时提供了对 Swift 语言类型系统的强大支持。

核心概念

在 Combine 框架中，处理响应式编程的核心是四个基本概念：Publisher、Subscriber、Subscription 和 Subject。这些概念共同构建了数据流的架构，允许我们在异步事件发生时响应和处理数据。下面详细解释每个概念：

1. Publisher（发布者）

它定义了一个数据源，可以发出值、完成事件或错误。Publisher 会持续向它的订阅者发出这些事件。Publisher 可以发出三种类型的事件：

值（Value）: 发布的数据。

完成（Completion）: 事件完成，发布者不会再发出任何事件。

错误（Failure）: 出现错误，发布者停止发送事件，并向订阅者发送错误。

常见的内置 Publisher 类型：

Just: 只发布一个值，然后立即完成。

Empty: 不发出任何值，只发送完成或错误事件。

Future: 异步产生一个值，并且只发送一次值或错误。

PassthroughSubject: 允许外部手动发布值，不保留历史值。

CurrentValueSubject: 发布当前值，并对新订阅者发送最新的值。

Deferred: 延迟创建 Publisher，直到有订阅者时才执行。

Fail: 立即发送错误并完成，用于模拟失败。

Timer.TimerPublisher: 定期发送时间值，用于计时或轮询。

NotificationCenter.Publisher: 发布通知中心的通知。

URLSession.DataTaskPublisher: 处理网络请求，发送响应数据或错误。

2. Subscriber（订阅者）

Subscriber 是 Publisher 的消费者。它接收来自 Publisher 发出的数据或事件，并做出相应处理。订阅者通过订阅（subscribe）特定的 Publisher 来监听它发出的值或状态变化。

Subscriber 的关键在于它的两个方法：

receive(_ input: Input): 接收发出的值。

receive(completion: Subscribers.Completion<Failure>): 接收完成或错误事件。

Combine 提供了 sink 和 assign 等方便的方法来创建订阅者。

3. Subscription（订阅）

Subscription 是 Subscriber 和 Publisher 之间的桥梁。它管理数据流的生命周期，控制订阅者从发布者接收多少数据。它本质上代表了一个订阅操作。

当订阅者开始监听一个 Publisher 时，Publisher 会创建一个 Subscription，并将它传递给订阅者。Subscriber 可以通过 Subscription 控制是否需要取消订阅或者请求更多数据（例如在背压机制中应用）。

4. Subject（主题）

Subject 是 Combine 框架中特殊类型的 Publisher，它既可以是 Publisher，也可以是 Subscriber。它允许你手动发布值给订阅者，非常适合用于桥接外部事件或多次触发的值。

Combine 中有两种常见的 Subject：

PassthroughSubject: 不保存任何值，直接将接收到的值发布给订阅者。

CurrentValueSubject: 保存最后发布的一个值，新订阅者会首先接收到当前值。

使用场景：

如果你想手动触发某些值或事件，可以使用 Subject。

当你想让多个订阅者订阅并立即收到当前最新值时，可以使用 CurrentValueSubject。

操作符 Operators

在 Swift 的 Combine 框架中，Operators（操作符） 是用于对数据流进行处理、转换、过滤等操作的核心组件。操作符可以对从发布者（Publisher）发出的值进行链式处理，类似于函数式编程中的 map、filter 等操作。通过使用操作符，开发者可以灵活地对事件流进行操作，以满足各种需求。

Combine 中的操作符为响应式编程提供了非常强大的数据处理能力。通过这些操作符，开发者可以轻松地处理和转换异步事件流，从而减少代码复杂性并提高代码的可维护性。

以下是 Combine 中常用的一些操作符：

1. Transforming Operators（转换操作符）

map：将发布者发出的值进行映射，转换成另一个类型的值。

compactMap：类似于 map，但可以过滤掉 nil 值，只返回非空值。

2. Filtering Operators（过滤操作符）

filter：只通过满足条件的值，过滤掉不符合条件的元素。

removeDuplicates：移除连续重复的值。

3. Combining Operators（组合操作符）

merge：将两个或多个发布者的输出合并成一个流。

combineLatest：当两个或多个发布者都发出值时，组合它们的最新值。

zip：与 combineLatest 类似，但它只会在两个发布者都有值时才会发出值，并且会按照顺序组合。

4. Timing Operators（时间操作符）

debounce：延迟发出值，直到指定时间段内没有新的值发出。

delay：延迟发布者的输出。

5. Error Handling Operators（错误处理操作符）

catch：处理发布者在发出错误时，返回一个新的发布者。

retry：如果发布者遇到错误，可以重新尝试订阅指定次数。

6. Reducing Operators（归约操作符）

reduce：累积值，直到发布者完成并发出最终结果。

scan：类似于 reduce，但会在每个新值到达时发出中间结果。

高阶 - Scheduler

Scheduler 控制代码执行上下文，决定数据流中发布者和订阅者的运行线程。它是 Combine 中多线程和任务调度的核心，允许指定代码在主线程、后台线程或自定义队列中执行。常见应用：后台网络请求、复杂计算、延迟任务和轻量级频繁任务处理。合理使用 Scheduler 可优化程序性能和用户体验。

Scheduler 的作用

线程管理：Scheduler 主要用于控制异步操作在哪个线程执行，特别是在涉及网络请求、文件 I/O 或耗时操作时，确保它们不会阻塞主线程，从而影响 UI 响应。

任务调度：通过 Scheduler，可以安排任务的执行顺序，例如：在后台执行复杂操作并在操作完成后切换回主线程更新 UI。

频率控制：使用 Scheduler 可以指定执行频率，如在延迟、间隔时间或某个特定的时间后执行任务。

Combine 框架通过使用 subscribe(on:) 和 receive(on:) 来指定发布者和订阅者的执行上下文。

subscribe(on:)：用于指定数据发布的上下文，控制数据是在哪个 Scheduler（线程）上产生的。

receive(on:)：用于指定数据接收的上下文，控制 Subscriber 接收数据并处理它时在哪个 Scheduler 上运行，常用于将操作结果传回主线程。

典型的 Scheduler 类型

Combine 中的 Scheduler 主要分为几种类型，常用于处理不同场景的调度需求：

DispatchQueue: 最常用的调度器，允许你在主线程或后台线程上执行任务。

RunLoop: 主要用于事件驱动的循环，适用于任务调度频繁但任务执行轻量的场景。

OperationQueue: 用于管理基于队列的任务执行顺序和优先级。

ImmediateScheduler: 在当前线程上立即执行任务。

典型的应用场景

1. 在后台线程执行网络请求，主线程更新 UI

在 UI 应用中，通常需要在后台执行耗时任务（如网络请求或数据库操作），然后在主线程更新 UI。可以通过 subscribe(on:) 切换到后台线程，处理数据后通过 receive(on:) 切换到主线程更新 UI。

2. 延迟任务执行

有时候需要让某些任务延迟执行或在特定时间间隔执行。可以通过 DispatchQueue 调度任务执行。

3. 频繁计算任务调度

对于一些频繁且高优先级的任务，比如基于用户输入的实时计算（如实时搜索），可以通过 RunLoop 来执行调度，因为 RunLoop 对于高频率的轻量任务处理效率较高。

4. 避免主线程阻塞

在执行复杂的计算任务时，使用 subscribe(on:) 将计算操作移至后台，避免阻塞主线程，确保 UI 的流畅性。