Живые приложения с rx

Почему Reac,ve Extensions? •  Отзывчивость приложений •  Упрощение кода работы со временем •  Упрощение управления потоками •  Упрощение подписки-‐отписки для событий •  Тестируемость кода •  LINQ для событий и потоков данных •  Наличие реализаций для других языков программирования

2

IEnumerable<T> vs IObservable<T>

3

Преимущества Rx перед событиями

•  События однопоточны. Все обработчики будут вызываться по очереди в потоке который запустил событие.

•  Если в одном из обработчиков события будет выброшено исключение все остальные обработчики не будут вызваны

•  Все подписки на события необходимо отписывать. Для этого придется хранить ссылку на метод для отписки и объект

•  Rx поддерживает async/await для запросов требующих ожидания конкретного элемента

•  Rx предоставляет методы для управления временем и потоками, а также тестовые реализации управляющих объектов.

•  Rx предоставляет методы для связи нескольких потоков данных в один

•  Rx предоставляет возможность обрабатывать данные аналогично LINQ-‐запросу в функциональном стиле.

4

Основные интерфейсы Rx

•  IObservable<T> IDisposable Subscribe(IObserver<T> observer);

•  IObserver<T> void OnNext(T value); void OnError(Exception error); void OnCompleted();

•  IScheduler •  ISubject<T> : IObservable<T>, IObserver<T>

5

Простой класс с Rx public class LogoutManager { public IObservable<Unit> Logout { get; private set; } public IObserver<Unit> UserActionsObserver { get; private set; } public IObserver<Unit> LogoutCommandsObserver { get; private set; } public LogoutManager(TimeSpan timeout) { var userActionsSubject = new Subject<Unit>(); var logoutSubject = new Subject<Unit>(); UserActionsObserver = userActionsSubject.AsObserver(); LogoutCommandsObserver = logoutSubject.AsObserver(); Logout = userActionsSubject .StartWith(Unit.Default) .Throttle(timeout) .Merge(logoutSubject); } }

6

Потоки данных в LogoutManager

Logout = userActionsSubject .StartWith(Unit.Default) .Throttle(timeout) .Merge(logoutSubject);

7

Интеграция Rx с существующими событиями

•  Короткая: Observable.FromEventPattern(source, "PropertyChanged");

•  Типобезопасная: Observable.FromEventPattern

<PropertyChangedEventHandler,PropertyChangedEventArgs>(

handler => source.PropertyChanged += handler,

handler => source.PropertyChanged -‐= handler)

•  Промежуточные варианты с указанием типов только

для части операндов 8

Текстовый фильтр на Rx

9

Текстовый фильтр на Rx Observable.FromEventPattern <TextChangedEventHandler, TextChangedEventArgs>( handler => filterTextBox.TextChanged += handler, handler => filterTextBox.TextChanged -‐= handler) .Select(x => x.Sender) .Cast<TextBox>() .Select(x => x.Text) .Where(x => x.Length > 2)

.Subscribe(FilterCollection);

10

Расширенный фильтр на Rx

•  Исходная коллекция также может меняться •  Пока пользователь продолжает ввод не имеет смысла

перезапускать поиск •  Логика фильтрации может быть достаточно сложна и

отнимать много времени •  Пользователь должен видеть результаты по мере их

поступления, а не после завершения фильтрации •  Пользователь может начать вводить фильтр, а затем

вернуть старый. Повторную фильтрацию при этом не надо запускать

11

Расширенный фильтр на Rx

public interface IReactiveCollection<TItem> :

INotifyPropertyChanged, IDisposable

{

// Источник данных (полная коллекция) TItem[] Source { get; set; } // Отображаемая часть данных (отфильтрованная коллекция) TItem[] View { get; }

// Строка фильтра string Filter { get; set; } }

12

Расширенный фильтр на Rx public ReactiveCollection(Func<TItem, string, bool> filterFunc) { var buffer = new ObservableCollection<TItem>(); _subscription = this.PropertyChangedAsObservable(x => x.Filter) .Throttle(TimeSpan.FromMilliseconds(200)) .Where(_ => string.IsNullOrWhiteSpace(Filter) || Filter.Length > 2) .DistinctUntilChanged(_ => Filter) .Merge(this.PropertyChangedAsObservable(x => x.Source)) .Do(_ => buffer.Clear()) .Select(_ => Source.EmptyIfNull() .ToObservable() .Where(x => filterFunc(x, Filter)) .Buffer(TimeSpan.FromMilliseconds(200)) .Do(x => x.ForEach(buffer.Add))) .Switch() .Subscribe(_ => View = buffer.ToArray()); }

13

Потоки данных в расширенном фильтре

this.PropertyChangedAsObservable(x => x.Filter) .Throttle(TimeSpan.FromMilliseconds(200)) .Where(_ => string.IsNullOrWhiteSpace(Filter) || Filter.Length > 2) .DistinctUntilChanged(_ => Filter) .Merge(this.PropertyChangedAsObservable(x => x.Source))

14

Потоки данных в расширенном фильтре

.Select(_ => Source.EmptyIfNull() .ToObservable() .Where(x => filterFunc(x, Filter)) .Buffer(TimeSpan.FromMilliseconds(200)) .Do(x => x.ForEach(buffer.Add))) .Switch()

15

Управление потоками в Rx public ReactiveCollection(Func<TItem, string, bool> filterFunc, ) { var buffer = new ObservableCollection<TItem>(); _subscription = this.PropertyChangedAsObservable(x => x.Filter) .Throttle(TimeSpan.FromMilliseconds(timeout)) .Where(_ => string.IsNullOrWhiteSpace(Filter) || Filter.Length > 3) .DistinctUntilChanged(_ => Filter) .Merge(this.PropertyChangedAsObservable(x => x.Source)) .Do(_ => buffer.Clear()) .Select(_ => Source.EmptyIfNull() .ToObservable( ) .Where(x => filterFunc(x, Filter)) .Buffer(TimeSpan.FromMilliseconds(timeout)) .Do(x => x.ForEach(buffer.Add))) .Switch() .ObserveOn(observeOn) .Subscribe(_ => View = buffer.ToArray()); }

IScheduler filterScheduler, IScheduler observeOn

filterScheduler

16

Применение фильтра на Rx

17

Проблемы реализации при помощи событий

•  Необходимость реализации задержки для событий – для того, чтобы не загружать списки клиентов и счетов много раз

•  Постоянные подписки и отписки на события элементов коллекции клиентов, отсутствие отписок быстро приведет к утечке памяти в приложении.

•  Код для управления потоками – фильтрация в отдельном потоке, вывод результатов в другом

18

Применение фильтра на Rx Companies = new ReactiveCollection<Company>((x, y) =>

string.IsNullOrWhiteSpace(y) || x.Name.Contains(y)) { Source = CompanyList }; Clients = new ReactiveCollection<Client>((x, y) =>

string.IsNullOrWhiteSpace(y) || x.Name.Contains(y));

Accounts = new ReactiveCollection<Account>(SlowFilter);

private bool SlowFilter(Account x, string y) { Thread.Sleep(random.Next(50, 250)); return string.IsNullOrWhiteSpace(y) || x.Number.ToString().Contains(y); }

19

Применение фильтра на Rx Companies.Source.Select(x => x.PropertyChangedAsObservable(y => y.Selected))

.Merge()

.Throttle(TimeSpan.FromMilliseconds(200))

.ObserveOnDispatcher()

.Subscribe(_ => Clients.Source = GetClients(Companies.Source

.Where(x => x.Selected)

.Select(x => x.Id)));

Clients.PropertyChangedAsObservable(x => x.Source)

.Select(_ => Clients.Source)

.Select(x => x.Select(y => y.PropertyChangedAsObservable(z => z.Selected))

.Merge()

.Throttle(TimeSpan.FromMilliseconds(100)))

.Switch()

.ObserveOnDispatcher()

.Subscribe(_ => Accounts.Source = GetAccountSource(Clients.Source .Where(x => x.Selected)

.Select(x => x.Id))); 20

А что с тестированием?

•  Управление временем •  Управление потоками •  Буферизация •  Скорость выполнения тестов

21

Тестирование Rx при помощи интерфейса IScheduler

public class LogoutManager { public IObservable<Unit> Logout { get; private set; } public IObserver<Unit> UserActionsObserver { get; private set; } public IObserver<Unit> LogoutCommandsObserver { get; private set; } public LogoutManager(TimeSpan timeout, ) { var userActionsSubject = new Subject<Unit>(); var logoutSubject = new Subject<Unit>(); UserActionsObserver = userActionsSubject.AsObserver(); LogoutCommandsObserver = logoutSubject.AsObserver(); Logout = userActionsSubject.StartWith(Unit.Default) .Throttle(timeout, ) .Merge(logoutSubject); } public LogoutManager(TimeSpan timeout) : this(timeout, Scheduler.Default) { } }

IScheduler scheduler

scheduler

22

Тестирование Rx

[Test]

public void OnInactivity_Logout()

{

var testScheduler = new TestScheduler();

var manager = new LogoutManager(TimeSpan.FromMinutes(5), testScheduler);

manager.Logout.Subscribe(_ => Assert.Pass());

testScheduler.AdvanceBy(TimeSpan.FromMinutes(6).Ticks);

Assert.Fail();

}

23


[Test]

public void OnActivityWithinThreshold_DoNotLogout()

{

var testScheduler = new TestScheduler();

var manager = new LogoutManager(TimeSpan.FromMinutes(5), testScheduler);

manager.Logout.Subscribe(_ => Assert.Fail());

for (var i = 0; i < 10; i++)

{

manager.UserActionsObserver.OnNext(Unit.Default);

testScheduler.AdvanceBy(TimeSpan.FromMinutes(3).Ticks);

}

}

24


[Test] public void OnActivityCommand_LogoutImmediately() { var manager = new LogoutManager(TimeSpan.FromMinutes(5)); manager.Logout.Subscribe(_ => Assert.Pass()); manager.LogoutCommandsObserver.OnNext(Unit.Default); Assert.Fail(); }

25

Тестирование Rx public ReactiveCollection(Func<TItem, string, bool> filterFunc) : this(filterFunc, NewThreadScheduler.Default, DispatcherScheduler.Current, ) { }

public ReactiveCollection(Func<TItem, string, bool> filterFunc, IScheduler scheduler) : this(filterFunc, scheduler, scheduler, scheduler) { }

public ReactiveCollection(Func<TItem, string, bool> filterFunc,

IScheduler filterScheduler, IScheduler observeOn, ) {

var buffer = new ObservableCollection<TItem>();

_subscription = this.PropertyChangedAsObservable(x => x.Filter)

.Throttle(TimeSpan.FromMilliseconds(timeout), timerScheduler) .Where(_ => string.IsNullOrWhiteSpace(Filter) || Filter.Length > 3)

.DistinctUntilChanged(_ => Filter) .Merge(this.PropertyChangedAsObservable(x => x.Source))

.Do(_ => buffer.Clear())

.Select(_ => Source.EmptyIfNull()

.ToObservable(filterScheduler)

.Where(x => filterFunc(x, Filter))

.Buffer(TimeSpan.FromMilliseconds(200), timerScheduler) .Do(x => x.ForEach(buffer.Add)))

.Switch()

.ObserveOn(observeOn) .Subscribe(_ => View = buffer.ToArray());

}

Scheduler.Default

IScheduler timerScheduler

26


[Test] public void OnFilter_FilterView() { var testScheduler = new TestScheduler(); var collection = new ReactiveCollection<string>(

(x, y) => x.Contains(y), testScheduler) { Source = new[] {"client", "bad client", "item", "second item"}, }; collection.Filter = "item"; testScheduler.Start(); Assert.IsTrue(new[] {"item", "second item"}.SequenceEqual(collection.View)); }

27


[Test] public void OnFilter_RunFiltrationInAnotherThread() { var testScheduler = new TestScheduler(); var filterThreadId = 0; new ReactiveCollection<int>((x, y) => { filterThreadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId; return true; }, NewThreadScheduler.Default, testScheduler, testScheduler) collection.Source = new int[10]; testScheduler.Start(); Assert.AreNotEqual(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, filterThreadId); }

28


[Test] public void OnSlowFilter_BufferResults() { var testScheduler = new TestScheduler(); var filterCounter = 0; var collection = new ReactiveCollection<int>((x, y) => { if (++filterCounter%3 == 0) testScheduler.Sleep(TimeSpan.FromMilliseconds(250).Ticks); return true; }, testScheduler) collection.Source = new int[10]; collection.PropertyChangedAsObservable(x => x.View) .Take(3) .Subscribe(x => Assert.IsTrue(collection.View.Length%3 == 0)); testScheduler.Start(); Assert.AreEqual(10, collection.View.Length); }

29

Тестирование Rx [Test] public void OnSourceChanged_CallFilter_EvenWithinThreshold() { var testScheduler = new TestScheduler(); var filterCounter = 0; var collection = new ReactiveCollection<int>((x, y) => { filterCounter++; return true; }, testScheduler) for (var i = 0; i < 10; i++) { collection.Source = new int[1]; testScheduler.AdvanceBy(TimeSpan.FromMilliseconds(100).Ticks); }

Assert.AreEqual(10, filterCounter); }

30

Тестирование Rx [Test] public void OnSameFilter_DoNotCallFilter() { var testScheduler = new TestScheduler(); var filterCounter = 0; var collection = new ReactiveCollection<int>((x, y) => { filterCounter++; return true; }, testScheduler) collection.Source = new int[1]; collection.Filter = "firstFilter"; testScheduler.AdvanceBy(TimeSpan.FromMilliseconds(250).Ticks); filterCounter = 0; for (var i = 0; i < 10; i++) { collection.Filter = "secondFilter"; testScheduler.AdvanceBy(TimeSpan.FromMilliseconds(150).Ticks); collection.Filter = "firstFilter"; testScheduler.AdvanceBy(TimeSpan.FromMilliseconds(250).Ticks); } Assert.AreEqual(0, filterCounter); }

31

Тестирование Rx [TestCase(100, false)] [TestCase(150, false)] [TestCase(250, true)] [TestCase(500, true)] public void OnMultipleChangesWithinThreshold_DoNotCallFilter(

int threshold, bool runFilter) { var testScheduler = new TestScheduler(); var filterCounter = 0; var collection = new ReactiveCollection<int>((x, y) => { filterCounter++; return true; }, testScheduler) {Source = new int[1]}; testScheduler.AdvanceBy(TimeSpan.FromMinutes(1).Ticks); filterCounter = 0; for (var i = 0; i < 10; i++) { collection.Filter += "filter"; testScheduler.AdvanceBy(TimeSpan.FromMilliseconds(threshold).Ticks); }

if (runFilter) Assert.AreNotEqual(0, filterCounter); else Assert.AreEqual(0, filterCounter); } 32

Живые приложения с rx

Technology