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最近 Android 開発者の間では RxJava が話題です. ただ最初はとっつきにくいのが難点です. 関数型リアクティブプログラミングは命令型プログラミングの感覚から近づくと難しいかもしれませんが, いったん理解すると素晴らしいです.

ここでは RxJava の特色を説明します. 4回分の記事はあなたを入り口に案内するためのもので, すべてを説明はできませんが RxJava やそれがどのように動くかに興味をもっていただければと思います.

基本的な使い方

リアクティブコードは Observable と Subscriber で構成されています. Observable はアイテムを発し, Subscriber はそれらのアイテムを受取ります.

アイテムの発し方には, パターンがあります, Observable は, 0から複数個のアイテムを発します. そして, すべてが成功して完了するか, エラーになると終了します. Observable が Subscriber.onNext() を繰り返し, Subscriber.onComplete() か Subscriber.onError() で終了します.

これは, 標準的な Observer パターンによく似ていますが, ひとつ大きな違いがあります. Observable は, subscribe されないかぎりアイテムを発しません. 言い換えれば, だれかにリッスンされていなければ, アイテムは発せられません.

Hello, world!

サンプルでどのように動くかみてみましょう. 最初は, 基本的な Observable をつくります.

Observable<String> myObservable = Observable.create(
    new Observable.OnSubscribe<String>() {
        @Override
        public void call(Subscriber<? super String> sub) {
            sub.onNext("Hello, world!");
            sub.onCompleted();
        }
    }
);

この Observable は "Hello, world!" を発して終了します.

このデータを受けとる Subscriber を作ります.

Subscriber<String> mySubscriber = new Subscriber<String>() {
    @Override
    public void onNext(String s) { System.out.println(s); }

    @Override
    public void onCompleted() { }

    @Override
    public void onError(Throwable e) { }
};

これがやっていることは, Observable によって発された文字列を表示するだけです.

Observable と Subscriber ができたので, それらを subscribe() を使ってフックします.

myObservable.subscribe(mySubscriber);

subscribe されたとき Observable は Subscriber の onNext() と onComplete() メソッドをコールします. その結果, Subscriber は "Hello, world!" を出力して終了します.

コードの簡略化

"Hello, world!" と出力させるだけでたくさんのボイラープレートコードがあります. これは何が起きているかすべてみることができるように冗長にしています. RxJavaではコードをシンプルにするためにたくさんのショートカットがあります.

最初に Observable を簡単にしてみましょう. RxJava は一般的な処理に対しての Observable の作成メソッドをいくつか持っています. この場合では Observable.just() を使って上のコードとまったく同じように ひとつのアイテムを発して完了するように書き換えることができます.

Observable<String> myObservable =
    Observable.just("Hello, world!");

次は, Subscriber です. まずは, onCompleted() や onError() を無視して, 代わりに onNext() のふるまいを定義するクラスを使います.

Action1<String> onNextAction = new Action1<String>() {
    @Override
    public void call(String s) {
        System.out.println(s);
    }
};

Action は Subscriber の一部を定義することができます. Observable.subscribe() は, 3つまでの Actionパラメータ onNext(), onError(), and onComplete() を渡すことができ, Subscriber は以下のように書き換えることができます.

myObservable.subscribe(onNextAction, onErrorAction, onCompleteAction);

onError() と OnComplete() は無視するので必要なのは, 一つ目のパラメータだけです.

myObservable.subscribe(onNextAction);

ここで, メソッドチェインを使ってこれらを書き換えてみます.

Observable.just("Hello, world!")
    .subscribe(new Action1<String>() {
        @Override
        public void call(String s) {
              System.out.println(s);
        }
    });

最後に Java8 ラムダ式を使って Action1 のコードの冗長部分を取り除きます.

Observable.just("Hello, world!")
    .subscribe(s -> System.out.println(s));

Android であれば retrolambda の利用を強くお勧めします. 冗長なあなたのコードをおどろくほど短くしてくれます.

変換処理

少し書き換えてみましょう.

署名を "Hello, world!" に加える場合を考えてみます. まず考えられるのは Observable を変更することです.

Observable.just("Hello, world! -Dan")
    .subscribe(s -> System.out.println(s));

Observable をコントロールできる場合であればいいですが, 他人が作ったライブラリを使うことも考えられます. また 複数の場所で Observable を利用する場合は何回も書き加えることになります.

代わりに Subscriber を変更したらどうでしょう.

Observable.just("Hello, world!")
    .subscribe(s -> System.out.println(s + " -Dan"));

これはまだ満足できるものではありません. Subscriber はメインスレッドで実行されるかもしれないのでできるだけ軽量にしておくべきです. また, 概念的なレベルで見ると Subscriber は「反応するもの」で「変換するもの」ではありません.

これらの中間で "Hello, world!" を変換できれば良いのではないか?

Operator の紹介

ここでは, Operator を使ってどのように変換処理を行うかを紹介します. Operator は, 元の Observable から 最終の Subscriber までの間に, 発されたアイテムを操作します. RxJava にはかなり多くの Operator がありますが, 最初は少しだけ使ってみましょう.

この場合は, 発せられたアイテムを map() で変換することができます:

Observable.just("Hello, world!")
    .map(new Func1<String, String>() {
        @Override
        public String call(String s) {
            return s + " -Dan";
        }
    })
    .subscribe(s -> System.out.println(s));

再度, ラムダ式を使って簡単にします.

Observable.just("Hello, world!")
    .map(s -> s + " -Dan")
    .subscribe(s -> System.out.println(s));

かなりクールではないですか?

map() は基本的なアイテム変換の Operator です. 最終の Subscriber が使える形にまとめたり, データを完全に適合させるために, 多くの map() をチェインすることができます.

さらに map() を

map() には面白い特徴があります. 元 Observable と同じタイプのアイテムを発する必要はありません.

Subscriber がオリジナルのテキストを出力する代わりに テキストのハッシュを出力したいならば以下のようになります.

Observable.just("Hello, world!")
    .map(new Func1<String, Integer>() {
        @Override
        public Integer call(String s) {
            return s.hashCode();
        }
    })
    .subscribe(i -> System.out.println(Integer.toString(i)));

おもしろいですね.
String から始まったのに Subscriber は Integer を受け取ります. このコードをラムダ式で短くしましょう.

Observable.just("Hello, world!")
    .map(s -> s.hashCode())
    .subscribe(i -> System.out.println(Integer.toString(i)));

最初に言ったように, Subscriber はできるだけ短くしたいので, もうひとつ map() を使って String に戻しましょう.

Observable.just("Hello, world!")
    .map(s -> s.hashCode())
    .map(i -> Integer.toString(i))
    .subscribe(s -> System.out.println(s));

元のコードの件に戻ってみましょう. いくつかの変換のステップを追加するだけです。同様に署名変換を追加することができます。

Observable.just("Hello, world!")
    .map(s -> s + " -Dan")
    .map(s -> s.hashCode())
    .map(i -> Integer.toString(i))
    .subscribe(s -> System.out.println(s));

だから何?

ここであなたは思ったかもしれません.

「簡単なコードなのにいろいろやりすぎ」

確かにそうです.

これらは簡単なコードの例でしたが, 大事な2つの考え方が含まれています.

1:「Observable と Subscriber でいろんなことができる」

想像力を働かせてみましょう. いろんなことができます.

Observable は データベースクエリーとなることができます. Subscriber は 結果を受け取り画面に表示します. また, Observable は 画面のクリックにもなることもでき, Subscriber ではそれに反応できます. あるいは, Observable はインターネットから取得したバイトストリームになり, Subscriber ではそれをディスクに書き込むことができます.

どんな処理もできる一般的なフレームワークなのです.

2:「Observable と Subscriber はそれらの間にある変換処理から独立している」

最初の Observable と最後の Subscriber の間の map() 処理に集中して取り組む事ができます.
高度に組み合わせが可能で, データ操作しやすく, 入出力データが正しく Operator で操作できるようにいくらでもメソッドをチェインすることができます.

これら 2つのキーとなる考え方を組み合わせることでたくさんの潜在能力を引き出すことができます. ここでは, map() ひとつだけを利用しましたがこれだけでは限界があります. その2では RxJava で利用できる 多くの Operator を利用してみます.

[原文] Grokking RxJava, Part 1: The Basics

直感的に理解する RxJava その2: Operator

直感的に理解する RxJava その3: リアクティブであることのメリット

直感的に理解する RxJava その4: Reactive Android