Reactive UI — 反应式编程UI框架入门学习(一)

推荐一个反应式编程的MVVM跨平台框架。

反应式编程

反应式编程是一种相对于命令式的编程范式,由函数式的组合声明来构建异步数据流。要理解这个概念,可以简单的借助Excel中的单元格函数。

 Reactive UI -- 反应式编程UI框架入门学习(一)

上图中,A1=B1+C1,无论B1和C1中的数据怎么变化,A1中的值都会自动变化,这其中就蕴含了反应式/响应式编程的思想。

反应式编程对于数据的处理不关心具体的数据值是多少,只要构建出数据的函数式处理,就能并行的异步处理数据流。

Reactive UI

Reactive UI 是一种反应式编程的跨平台MVVM框架,支持Xamarin Forms、Xamarin.iOS、Xamarin.Android、Xamarin.Mac、Tizen、Windows Forms、WPF 和UWP。

本文对比经典的MVVM框架MVVMLight框架来展示ReactiveUI框架的特殊之处。

在MVVMLight中,依赖属性和命令的绑定一般都是放在Xaml中,并且大部分情况下不需要给控件定义Name属性。

  <Button Content="{Binding Content}" Command="{Binding OpenFileCommand}"/>

这是属于弱绑定,在Reactive UI框架中也提供这样的弱绑定,但Reactive UI框架官方推荐使用后台强绑定方式。

在强绑定方式中,需要给控件定义他的Name属性。

 <Button Name="btnOpenFile"/>

在界面后台的cs文件中使用强绑定方式。

//BtnContent是ViewModel中的属性,btnOpenFile是界面中的控件,并指定控件需要绑定的依赖属性  this.OneWayBind(ViewModel, vm => vm.BtnContent, vw => vw.btnOpenFile.Content); 

 在Reactive UI框架中,提供了单向绑定和双向绑定两种绑定类型,上述代码中的OneWayBind是属于ViewModel->View的单向绑定,另外还有一个API  Bind则是双向绑定。

this.Bind(ViewModel, vm => vm.BtnContent, vw => vw.btnOpenFile.Content);

之所以官方推荐这样的绑定方式,是因为框架中提供了一个管理ViewModel生命周期的API WhenActivated,解决了Xaml弱绑定方式带来的内存泄露的可能性。

在WhenActivated API的函数回调中进行绑定属性和Command,可以同步跟踪View和对应绑定属性的生命周期,避免发生内存泄露。

   this.WhenActivated(dispos => {                 this.OneWayBind(ViewModel, vm => vm.BtnContent, vw => vw.btnOpenFile.Content).DisposeWith(dispos);             });

WhenActivated 会在View被激活时同步调用注册的回调函数,注意,在OneWayBind后面新增了一个API调用DisposeWith,他可以确保当界面被销毁时,对应的viewModel及其绑定的属性和命令也会被销毁。

类似的,绑定Commond

 this.WhenActivated(dispos => {                 this.OneWayBind(ViewModel, vm => vm.BtnContent, vw => vw.btnOpenFile.Content).DisposeWith(dispos);                   this.BindCommand(ViewModel,                viewModel => viewModel.OpenPage,                view => view.openButton)                .DisposeWith(disposableRegistration);             });    

 

这样的强绑定相比于Xaml中的弱绑定,会有以下的优势:

1.提供了ViewModel的生命周期管理,避免内存泄露。

2.控件和后台属性的对应关系更为直观,提高代码的可阅读性。

当然也有一定的缺陷,会增加代码量,并且增加View和ViewModel的耦合性。

 

定义属性和命令

在MVVMLight中定义一个带通知的属性和Commond:

        private string content ;         public string Content         {             get { return content; }             set             {                 content = value;                 RaisePropertyChanged(() => Content);             }         }          private RelayCommand openFileCommand = null;         public RelayCommand OpenFileCommand         {             get { return openFileCommand = openFileCommand ?? new RelayCommand(OpenFile); }         }

在ReactiveUI中也通成功了类似RaisePropertyChanged和RelayCommand功能的API,RaiseAndSetIfChanged和ReactiveCommand。

  private string content;         public string Content         {             get { return content; }             set             {                 this.RaiseAndSetIfChanged(ref content,value);             }         }          private ReactiveCommand<Unit, Unit> openFileCommand;         public ReactiveCommand<Unit, Unit> OpenFileCommand         {             get { return openFileCommand = openFileCommand ?? ReactiveCommand.Create(() => { }); }         }

其中ReactiveCommand的两个Unit,前一个是传入参数,后一个是返回值。ReactiveCommand的定义与MVVMLight大同小异。

但是在ReactiveUI中,还有更简单方便的定义可通知的属性,使用标记[Reactive]。

 [Reactive]  public string Content { get; set; }

以上代码等价于

  private string content;         public string Content         {             get { return content; }             set             {                 this.RaiseAndSetIfChanged(ref content,value);             }         }

 动态数据集合

在.Net中,带通知功能的数据集合一般使用ObservableCollection,但是这个类存在一个限制,不支持多线程操作元素,只能在主线程中增加或者删除元素。所以在多线程操作ObservableCollection的时候,一般都需要通过Dispatcher或者线程上下文来推送操作到UI线程。

针对这个问题,ReativeUI框架提供了更优雅的操作方式,SourceList,SourceCache, ObservableCollectionExtended,都是线程安全的集合,需要和ReadOnlyObservableCollection一起搭配使用,用于创建可绑定的线程安全的数据集合。

//这是用于View绑定的数据集合  private readonly ReadOnlyObservableCollection<string> _disks;  public ReadOnlyObservableCollection<string> Disks => _disks;  //这里的ObservableCollectionExtended和SourceList作用相同,都是与_disks强关联并创 //建副本集合,在操作数据的时候,不直接操作_disks或者Disks,而是对DisksSource或 //DisksSource2进行操作,会自动的同步到_disk集合并更新到绑定的UI,而Disks用于界面绑定。
public ObservableCollectionExtended<string> DisksSource; public SourceList<string> DisksSource2;
//以下代码是将DiskSource和DiskSource2与_disk建立强关联关系的两种方式 DisksSource = new(); DisksSource.ToObservableChangeSet() .Bind(out _disks) .Subscribe(); DisksSource2 = new SourceList<string>(); DisksSource2.Connect().Bind(out _disks).Subscribe();

 

函数式组合声明

以一个读取磁盘文件夹信息的小功能为例。

一般都需要定义一个ObservableCollection的Model集合,在子线程中需要通过Dispatcher操作集合。

 

 public ObservableCollection<FolderModel> FolderModels { get; set; }         private async Task LoadFolderInfoWithSelectedDiskChanged(string diskName)         {             await Task.Run(() => {                  var files = Directory.GetDirectories(diskName);                 foreach (var fileName in files)                 {                     FolderModel folderModel = new FolderModel();                     DirectoryInfo directoryInfo = new DirectoryInfo(fileName);                     folderModel.FolderName = directoryInfo.Name;                     folderModel.CreateTime = directoryInfo.CreationTime;                     _dispatcher.Invoke(() => {                          FolderModels.Add(folderModel);                     });                 }             });         }

 

而在ReactiveUI 框架中,不需要Dispatcher这个东西,而是需要通过一个辅助类ObservableAsPropertyHelper。

ObservableAsPropertyHelper 是一个简化 IObservable 和 ViewModel 上的属性之间的互操作的类,为一个普通属性/字段和一个IObservable对象之间建立观察者模式的联系。

以上代码可以修改成:

  //当前选中的磁盘符号,是一个IObservable对象

  [Reactive]
  public string SelectedDisk { get; set; }


//使用ObservableAsPropertyHelper包装
private readonly ObservableAsPropertyHelper<IEnumerable<FolderModel>> _folderModels; //FolderModels可用于强绑定
public IEnumerable<FolderModel> FolderModels => _folderModels.Value;
//将_folderModels和SelectedDisk建立观察者和被观察者联系,构建函数组合式声明,当SelectedDisk改变时,
//会自动触发所注册的事件并自动给指定的属性FolderModels赋值。
_folderModels
= this.WhenAnyValue(s => s.SelectedDisk) .Where(s => !string.IsNullOrWhiteSpace(s)) .SelectMany(LoadFolderInfoWithSelectedDiskChanged) .ObserveOn(RxApp.MainThreadScheduler) .ToProperty(this, nameof(FolderModels));//将计算后得到的结果赋值到指定的属性中 private async Task<IEnumerable<FolderModel>> LoadFolderInfoWithSelectedDiskChanged(string diskName) { List<FolderModel> folderModels = new List<FolderModel>(); var files = Directory.GetDirectories(diskName); foreach (var fileName in files) { FolderModel folderModel = new FolderModel(); DirectoryInfo directoryInfo = new DirectoryInfo(fileName); folderModel.FolderName = directoryInfo.Name; folderModel.CreateTime = directoryInfo.CreationTime; folderModels.Add(folderModel); }
//这个方法中不需要操作FolderModels 只需要把结果返回即可
await Task.CompletedTask; return folderModels; }

其中ObservableAsPropertyHelper包装的对象是可以任何对象,而LoadFolderInfoWithSelectedDiskChanged方法必须要带有结果返回的异步方法,这样就构成了函数式声明的异步数据流。

本文列了一些ReactiveUI的简单使用,下一篇会通过一个实例代码进一步学习ReactiveUI框架

 

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