Swift Combine 框架是 Apple 于 2019 年在 WWDC 上發(fā)布的，旨在簡化響應(yīng)式編程胞此。響應(yīng)式編程是一種編程范式睡蟋，專注于處理異步事件流款票，例如用戶輸入控硼、網(wǎng)絡(luò)請求或文件變化等。Combine 框架的主要目標(biāo)是通過統(tǒng)一和簡化事件處理邏輯艾少，減少傳統(tǒng)回調(diào)或通知機(jī)制的復(fù)雜性卡乾。

Combine 框架的核心思想是將數(shù)據(jù)變化表示為“發(fā)布者”（Publisher），它可以發(fā)出值缚够、完成事件或者錯誤事件幔妨。訂閱者（Subscriber）則會訂閱這些發(fā)布者，以響應(yīng)數(shù)據(jù)的變化谍椅。Combine 的發(fā)布-訂閱模式與其他響應(yīng)式編程庫（例如 RxSwift）類似误堡，但它與 Swift 和 Apple 的生態(tài)系統(tǒng)高度集成，專門為 iOS雏吭、macOS锁施、watchOS 和 tvOS 量身定制。

Combine 的出現(xiàn)解決了開發(fā)者在處理異步任務(wù)時可能遇到的挑戰(zhàn)杖们，使得代碼更加簡潔悉抵、易讀和易于維護(hù)，同時提供了對 Swift 語言類型系統(tǒng)的強(qiáng)大支持摘完。

核心概念

在 Combine 框架中姥饰，處理響應(yīng)式編程的核心是四個基本概念：Publisher、Subscriber孝治、Subscription 和 Subject列粪。這些概念共同構(gòu)建了數(shù)據(jù)流的架構(gòu)，允許我們在異步事件發(fā)生時響應(yīng)和處理數(shù)據(jù)谈飒。下面詳細(xì)解釋每個概念：

1. Publisher（發(fā)布者）

它定義了一個數(shù)據(jù)源岂座，可以發(fā)出值、完成事件或錯誤步绸。Publisher 會持續(xù)向它的訂閱者發(fā)出這些事件掺逼。Publisher 可以發(fā)出三種類型的事件：

• 值（Value）: 發(fā)布的數(shù)據(jù)。
• 完成（Completion）: 事件完成瓤介，發(fā)布者不會再發(fā)出任何事件吕喘。
• 錯誤（Failure）: 出現(xiàn)錯誤，發(fā)布者停止發(fā)送事件刑桑，并向訂閱者發(fā)送錯誤氯质。

常見的內(nèi)置 Publisher 類型：

• Just: 只發(fā)布一個值，然后立即完成祠斧。
• Empty: 不發(fā)出任何值闻察，只發(fā)送完成或錯誤事件。
• Future: 異步產(chǎn)生一個值，并且只發(fā)送一次值或錯誤辕漂。
• PassthroughSubject: 允許外部手動發(fā)布值呢灶，不保留歷史值。
• CurrentValueSubject: 發(fā)布當(dāng)前值钉嘹，并對新訂閱者發(fā)送最新的值鸯乃。
• Deferred: 延遲創(chuàng)建 Publisher，直到有訂閱者時才執(zhí)行跋涣。
• Fail: 立即發(fā)送錯誤并完成缨睡，用于模擬失敗。
• Timer.TimerPublisher: 定期發(fā)送時間值陈辱，用于計時或輪詢奖年。
• NotificationCenter.Publisher: 發(fā)布通知中心的通知。
• URLSession.DataTaskPublisher: 處理網(wǎng)絡(luò)請求沛贪，發(fā)送響應(yīng)數(shù)據(jù)或錯誤陋守。

let publisher = Just(5)
publisher.sink(receiveCompletion: { print($0) }, receiveValue: { print($1) })

2. Subscriber（訂閱者）

Subscriber 是 Publisher 的消費(fèi)者。它接收來自 Publisher 發(fā)出的數(shù)據(jù)或事件鹏浅，并做出相應(yīng)處理嗅义。訂閱者通過訂閱（subscribe）特定的 Publisher 來監(jiān)聽它發(fā)出的值或狀態(tài)變化。

Subscriber 的關(guān)鍵在于它的兩個方法：

• receive(_ input: Input): 接收發(fā)出的值隐砸。
• receive(completion: Subscribers.Completion<Failure>): 接收完成或錯誤事件之碗。

Combine 提供了 sink 和 assign 等方便的方法來創(chuàng)建訂閱者。

let publisher = Just("Hello, Combine")
let subscriber = publisher.sink(
    receiveCompletion: { print("Completion: \\($0)") },
    receiveValue: { print("Value: \\($0)") }
)

3. Subscription（訂閱）

Subscription 是 Subscriber 和 Publisher 之間的橋梁季希。它管理數(shù)據(jù)流的生命周期褪那，控制訂閱者從發(fā)布者接收多少數(shù)據(jù)。它本質(zhì)上代表了一個訂閱操作式塌。

當(dāng)訂閱者開始監(jiān)聽一個 Publisher 時博敬，Publisher 會創(chuàng)建一個 Subscription，并將它傳遞給訂閱者峰尝。Subscriber 可以通過 Subscription 控制是否需要取消訂閱或者請求更多數(shù)據(jù)（例如在背壓機(jī)制中應(yīng)用）偏窝。

final class CustomSubscriber: Subscriber {
    func receive(subscription: Subscription) {
        print("Subscribed!")
        subscription.request(.max(3)) // 只請求3個值
    }

    func receive(_ input: Int) -> Subscribers.Demand {
        print("Received value: \\(input)")
        return .none // 不請求更多值
    }

    func receive(completion: Subscribers.Completion<Never>) {
        print("Completed")
    }
}

4. Subject（主題）

Subject 是 Combine 框架中特殊類型的 Publisher，它既可以是 Publisher武学，也可以是 Subscriber祭往。它允許你手動發(fā)布值給訂閱者，非常適合用于橋接外部事件或多次觸發(fā)的值火窒。

Combine 中有兩種常見的 Subject：

• PassthroughSubject: 不保存任何值硼补，直接將接收到的值發(fā)布給訂閱者。
• CurrentValueSubject: 保存最后發(fā)布的一個值熏矿，新訂閱者會首先接收到當(dāng)前值已骇。

使用場景：

• 如果你想手動觸發(fā)某些值或事件离钝，可以使用 Subject。
• 當(dāng)你想讓多個訂閱者訂閱并立即收到當(dāng)前最新值時褪储，可以使用 CurrentValueSubject卵渴。

let subject = PassthroughSubject<String, Never>()
let subscriber = subject.sink { value in
    print("Received value: \\(value)")
}

subject.send("Hello")
subject.send("World")

操作符 Operators

在 Swift 的 Combine 框架中，Operators（操作符） 是用于對數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理乱豆、轉(zhuǎn)換奖恰、過濾等操作的核心組件。操作符可以對從發(fā)布者（Publisher）發(fā)出的值進(jìn)行鏈?zhǔn)教幚硗鹪＃愃朴诤瘮?shù)式編程中的 map、filter 等操作论泛。通過使用操作符揩尸，開發(fā)者可以靈活地對事件流進(jìn)行操作，以滿足各種需求屁奏。

Combine 中的操作符為響應(yīng)式編程提供了非常強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力岩榆。通過這些操作符，開發(fā)者可以輕松地處理和轉(zhuǎn)換異步事件流坟瓢，從而減少代碼復(fù)雜性并提高代碼的可維護(hù)性勇边。

以下是 Combine 中常用的一些操作符：

1. Transforming Operators（轉(zhuǎn)換操作符）

• map：將發(fā)布者發(fā)出的值進(jìn)行映射，轉(zhuǎn)換成另一個類型的值折联。

  let numbers = [1, 2, 3, 4]
  let publisher = numbers.publisher
  publisher
      .map { $0 * 2 } // 將每個值乘以 2
      .sink { print($0) }
  
  

• compactMap：類似于 map粒褒，但可以過濾掉 nil 值，只返回非空值诚镰。

  let numbers = ["1", "2", "a", "4"]
  let publisher = numbers.publisher
  publisher
      .compactMap { Int($0) } // 嘗試將字符串轉(zhuǎn)換為 Int奕坟，忽略不能轉(zhuǎn)換的值
      .sink { print($0) }
  
  

2. Filtering Operators（過濾操作符）

• filter：只通過滿足條件的值，過濾掉不符合條件的元素清笨。

  let numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
  let publisher = numbers.publisher
  publisher
      .filter { $0 % 2 == 0 } // 只允許偶數(shù)通過
      .sink { print($0) }
  
  

• removeDuplicates：移除連續(xù)重復(fù)的值月杉。

  let numbers = [1, 1, 2, 3, 3, 3, 4]
  let publisher = numbers.publisher
  publisher
      .removeDuplicates() // 移除連續(xù)重復(fù)的值
      .sink { print($0) }
  
  

3. Combining Operators（組合操作符）

• merge：將兩個或多個發(fā)布者的輸出合并成一個流。

  let pub1 = [1, 2, 3].publisher
  let pub2 = [4, 5, 6].publisher
  pub1
      .merge(with: pub2) // 將兩個發(fā)布者的值合并
      .sink { print($0) }
  
  

• combineLatest：當(dāng)兩個或多個發(fā)布者都發(fā)出值時抠艾，組合它們的最新值苛萎。

  let pub1 = PassthroughSubject<Int, Never>()
  let pub2 = PassthroughSubject<String, Never>()
  pub1
      .combineLatest(pub2) // 組合最新的值
      .sink { print("pub1: \\($0), pub2: \\($1)") }
  
  

• zip：與 combineLatest 類似，但它只會在兩個發(fā)布者都有值時才會發(fā)出值检号，并且會按照順序組合腌歉。

  let pub1 = [1, 2, 3].publisher
  let pub2 = ["a", "b", "c"].publisher
  pub1
      .zip(pub2) // 按順序組合兩個發(fā)布者的值
      .sink { print($0, $1) }
  
  

4. Timing Operators（時間操作符）

• debounce：延遲發(fā)出值，直到指定時間段內(nèi)沒有新的值發(fā)出谨敛。

  let subject = PassthroughSubject<String, Never>()
  subject
      .debounce(for: .seconds(1), scheduler: DispatchQueue.main) // 1秒內(nèi)沒有值發(fā)出才進(jìn)行發(fā)射
      .sink { print($0) }
  
  

• delay：延遲發(fā)布者的輸出究履。

  let publisher = Just("Hello")
  publisher
      .delay(for: .seconds(2), scheduler: DispatchQueue.main) // 延遲2秒后發(fā)出值
      .sink { print($0) }
  
  

5. Error Handling Operators（錯誤處理操作符）

• catch：處理發(fā)布者在發(fā)出錯誤時，返回一個新的發(fā)布者脸狸。

  let publisher = Fail<Int, Error>(error: NSError(domain: "", code: -1, userInfo: nil))
  publisher
      .catch { _ in Just(100) } // 捕獲錯誤并返回一個默認(rèn)值
      .sink { print($0) }
  
  

• retry：如果發(fā)布者遇到錯誤最仑，可以重新嘗試訂閱指定次數(shù)藐俺。

  let publisher = Fail<Int, Error>(error: NSError(domain: "", code: -1, userInfo: nil))
  publisher
      .retry(3) // 遇到錯誤時最多重試3次
      .sink { print($0) }
  
  

6. Reducing Operators（歸約操作符）

• reduce：累積值，直到發(fā)布者完成并發(fā)出最終結(jié)果泥彤。

  let numbers = [1, 2, 3, 4]
  let publisher = numbers.publisher
  publisher
      .reduce(0) { $0 + $1 } // 累加所有的值
      .sink { print($0) }
  
  

• scan：類似于 reduce欲芹，但會在每個新值到達(dá)時發(fā)出中間結(jié)果。

  let numbers = [1, 2, 3, 4]
  let publisher = numbers.publisher
  publisher
      .scan(0) { $0 + $1 } // 累加值并發(fā)出中間結(jié)果
      .sink { print($0) }
  
  

高階 - Scheduler

Scheduler 控制代碼執(zhí)行上下文吟吝，決定數(shù)據(jù)流中發(fā)布者和訂閱者的運(yùn)行線程菱父。它是 Combine 中多線程和任務(wù)調(diào)度的核心，允許指定代碼在主線程剑逃、后臺線程或自定義隊列中執(zhí)行浙宜。常見應(yīng)用：后臺網(wǎng)絡(luò)請求、復(fù)雜計算蛹磺、延遲任務(wù)和輕量級頻繁任務(wù)處理粟瞬。合理使用 Scheduler 可優(yōu)化程序性能和用戶體驗。

Scheduler 的作用

• 線程管理：Scheduler 主要用于控制異步操作在哪個線程執(zhí)行萤捆，特別是在涉及網(wǎng)絡(luò)請求裙品、文件 I/O 或耗時操作時，確保它們不會阻塞主線程俗或，從而影響 UI 響應(yīng)市怎。
• 任務(wù)調(diào)度：通過 Scheduler，可以安排任務(wù)的執(zhí)行順序辛慰，例如：在后臺執(zhí)行復(fù)雜操作并在操作完成后切換回主線程更新 UI区匠。
• 頻率控制：使用 Scheduler 可以指定執(zhí)行頻率，如在延遲昆雀、間隔時間或某個特定的時間后執(zhí)行任務(wù)辱志。

Combine 框架通過使用 subscribe(on:) 和 receive(on:) 來指定發(fā)布者和訂閱者的執(zhí)行上下文。

• subscribe(on:)：用于指定數(shù)據(jù)發(fā)布的上下文狞膘，控制數(shù)據(jù)是在哪個 Scheduler（線程）上產(chǎn)生的揩懒。
• receive(on:)：用于指定數(shù)據(jù)接收的上下文，控制 Subscriber 接收數(shù)據(jù)并處理它時在哪個 Scheduler 上運(yùn)行挽封，常用于將操作結(jié)果傳回主線程已球。

典型的 Scheduler 類型

Combine 中的 Scheduler 主要分為幾種類型，常用于處理不同場景的調(diào)度需求：

• DispatchQueue: 最常用的調(diào)度器辅愿，允許你在主線程或后臺線程上執(zhí)行任務(wù)智亮。
• RunLoop: 主要用于事件驅(qū)動的循環(huán)，適用于任務(wù)調(diào)度頻繁但任務(wù)執(zhí)行輕量的場景点待。
• OperationQueue: 用于管理基于隊列的任務(wù)執(zhí)行順序和優(yōu)先級阔蛉。
• ImmediateScheduler: 在當(dāng)前線程上立即執(zhí)行任務(wù)。

典型的應(yīng)用場景

1. 在后臺線程執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)請求癞埠，主線程更新 UI

在 UI 應(yīng)用中状原，通常需要在后臺執(zhí)行耗時任務(wù)（如網(wǎng)絡(luò)請求或數(shù)據(jù)庫操作）聋呢，然后在主線程更新 UI〉咔可以通過 subscribe(on:) 切換到后臺線程削锰，處理數(shù)據(jù)后通過 receive(on:) 切換到主線程更新 UI。

let publisher = URLSession.shared.dataTaskPublisher(for: URL(string: "<https://example.com>")!)
    .subscribe(on: DispatchQueue.global(qos: .background)) // 在后臺執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)請求
    .receive(on: DispatchQueue.main) // 在主線程接收并更新 UI
    .sink(receiveCompletion: { completion in
        print("Request completed: \\(completion)")
    }, receiveValue: { data, response in
        print("Data received: \\(data)")
    })

2. 延遲任務(wù)執(zhí)行

有時候需要讓某些任務(wù)延遲執(zhí)行或在特定時間間隔執(zhí)行毕莱∑鞣罚可以通過 DispatchQueue 調(diào)度任務(wù)執(zhí)行。

let publisher = Just("Hello")
    .delay(for: .seconds(3), scheduler: DispatchQueue.main) // 延遲3秒后執(zhí)行
    .sink { value in
        print("Received after delay: \\(value)")
    }

3. 頻繁計算任務(wù)調(diào)度

對于一些頻繁且高優(yōu)先級的任務(wù)朋截，比如基于用戶輸入的實時計算（如實時搜索）蛹稍，可以通過 RunLoop 來執(zhí)行調(diào)度，因為 RunLoop 對于高頻率的輕量任務(wù)處理效率較高质和。

let publisher = Just("Search Query")
    .receive(on: RunLoop.main) // 在主線程的事件循環(huán)中進(jìn)行
    .sink { value in
        print("Received on RunLoop: \\(value)")
    }

4. 避免主線程阻塞

在執(zhí)行復(fù)雜的計算任務(wù)時稳摄，使用 subscribe(on:) 將計算操作移至后臺，避免阻塞主線程饲宿，確保 UI 的流暢性。

let heavyComputation = Just(42)
    .map { value in
        // 執(zhí)行一些耗時的計算
        return (0..<1000000).reduce(value, +)
    }
    .subscribe(on: DispatchQueue.global(qos: .userInitiated)) // 在后臺線程執(zhí)行計算
    .receive(on: DispatchQueue.main) // 在主線程更新 UI
    .sink { result in
        print("Computation result: \\(result)")
    }

總結(jié)

Swift Combine 是 Apple 在 2019 年推出的響應(yīng)式編程框架胆描，旨在簡化異步事件流的處理瘫想。Combine 中的核心概念有四個，分別是 發(fā)布數(shù)據(jù)或事件的源頭 Publisher昌讲、接收來自 Publisher 的數(shù)據(jù)或事件 的 Subscriber国夜、管理 Publisher 和 Subscriber 之間的關(guān)系 的 Subscription 、用于橋接外部數(shù)據(jù)源并手動控制數(shù)據(jù)流的 Subject短绸。

除了4個基本概念车吹，還有一些很實用的操作符：

• 轉(zhuǎn)換操作符：如 map、compactMap
• 過濾操作符：如 filter醋闭、removeDuplicates
• 組合操作符：如 merge窄驹、combineLatest、zip
• 時間操作符：如 debounce证逻、delay
• 錯誤處理操作符：如 catch乐埠、retry
• 歸約操作符：如 reduce、scan

Scheduler 是 Combine 的進(jìn)階內(nèi)容囚企，可以簡單了解一下丈咐，需要的時候再看文檔

Combine 框架通過提供統(tǒng)一的事件處理方式，簡化了異步編程龙宏，提高了代碼的可讀性和可維護(hù)性棵逊。它與 Swift 和 Apple 生態(tài)系統(tǒng)高度集成，為 iOS银酗、macOS辆影、watchOS 和 tvOS 開發(fā)提供了強(qiáng)大的響應(yīng)式編程工具徒像。