Swift Combine — Publisher、Operator、Subscriber概念介绍

Combine框架介绍

Combine框架提供了一个声明式Swift API，用于处理随时间变化的值。这些值可以表示多种异步事件。Combine声明发布者公开发布可能随时间变化的值，并声明订阅者从发布者接收这些值。

Combine框架为应用程序如何处理事件提供了一种声明式的方法。可以为给定的事件源创建单个处理链，而不是潜在地实现多个委托回调或完成处理闭包。一个事件及其对应的数据被发布出来，最后被订阅者消化和使用，期间这些事件和数据需要通过一系列操作变形，成为我们最终需要的事件和数据。

Combine中最重要的角色有三种，恰好对应了这三种操作：负责发布事件的Publisher，负责订阅事件的Subscriber，以及负责转换事件和数据的Operator。

Publisher 发布者

Publisher是一个基础协议，它代表事件的发布者，其他各式各样的Publisher都继承了这个基础Publisher协议。Publisher协议的定义也比较简单，包括两个关联类型（associatedtype）和一个receive方法。

public protocol Publisher<Output, Failure> {

    /// The kind of values published by this publisher.
    associatedtype Output

    /// The kind of errors this publisher might publish.
    ///
    /// Use `Never` if this `Publisher` does not publish errors.
    associatedtype Failure : Error

    /// Attaches the specified subscriber to this publisher.
    ///
    /// Implementations of ``Publisher`` must implement this method.
    ///
    /// The provided implementation of ``Publisher/subscribe(_:)-4u8kn``calls this method.
    ///
    /// - Parameter subscriber: The subscriber to attach to this ``Publisher``, after which it can receive values.
    func receive<S>(subscriber: S) where S : Subscriber, Self.Failure == S.Failure, Self.Output == S.Input
}

Publisher 最主要的工作其实有两个：发布新的事件及其数据，以及准备好被Subscriber订阅。
Output 定义了某个 Publisher 所发布的值的类型，Failure 则定义可能产生的错误的类型。随着时间的推移，事件流也会逐渐向前发展。对应 Output 及 Failure，Publisher 可以发布三种事件：

1. 类型为 Output 的新值：这代表事件流中出现了新的值。
2. 类型为 Failure 的错误：这代表事件流中发生了问题，事件流到此终止。
3. 完成事件：表示事件流中所有的元素都已经发布结束，事件流到此终止。

Subscriber介绍

Subscriber 也是一个抽象的协议。

public protocol Subscriber<Input, Failure> : CustomCombineIdentifierConvertible {

    /// The kind of values this subscriber receives.
    associatedtype Input

    /// The kind of errors this subscriber might receive.
    ///
    /// Use `Never` if this `Subscriber` cannot receive errors.
    associatedtype Failure : Error

    /// Tells the subscriber that it has successfully subscribed to the publisher and may request items.
    ///
    /// Use the received ``Subscription`` to request items from the publisher.
    /// - Parameter subscription: A subscription that represents the connection between publisher and subscriber.
    func receive(subscription: any Subscription)

    /// Tells the subscriber that the publisher has produced an element.
    ///
    /// - Parameter input: The published element.
    /// - Returns: A `Subscribers.Demand` instance indicating how many more elements the subscriber expects to receive.
    func receive(_ input: Self.Input) -> Subscribers.Demand

    /// Tells the subscriber that the publisher has completed publishing, either normally or with an error.
    ///
    /// - Parameter completion: A ``Subscribers/Completion`` case indicating whether publishing completed normally or with an error.
    func receive(completion: Subscribers.Completion<Self.Failure>)
}

定义中 Input 和 Failure 分别表示了订阅者能够接受的事件流数据类型和错误类型。想要订阅某个 Publisher，Subscriber 中的这两个类型必须与 Publisher 的 Output 和 Failure 一致。

Subscribers.Sink是一个简单的订阅者，在订阅时请求无限数量的值。

public func sink(receiveCompletion: @escaping ((Subscribers.Completion<Self.Failure>) -> Void), receiveValue: @escaping ((Self.Output) -> Void)) -> AnyCancellable
public func sink(receiveValue: @escaping ((Self.Output) -> Void)) -> AnyCancellable

该方法可以同时提供两个闭包也可以一个，receiveCompletion用来接收 failure 或者 finished 事件，receiveValue 用来接收 output 值。

还有一个 Subscriber 可能会更为简洁常用，那就是 assign。和通过 sink 提供闭包，可以执行任意操作不同，assign 接受一个 class 对象以及对象类型上的某个键路径 (key path)。每当 output 事件到来时，其中包含的值就将被设置到对应的属性上去。

public func assign<Root>(to keyPath: ReferenceWritableKeyPath<Root, Self.Output>, on object: Root) -> AnyCancellable

使用这个方法有些要求，只有那些 class 类型的实例中的属性能被绑定，在SwiftUI中，我们厂用的和View匹配的ViewModel继承了 ObservableObject，而继承 ObservableObject的只能是class类，因此assign放在常用在这里。

Operator介绍

Operator提供了一些方法，他们接收上有的元素进行操作，然后创建下游发布者或者订阅者。
使用Operator组装一个Publisher链(可以以订阅者结束)，该Publisher链处理上游Publisher生成的元素。每个Operator创建并配置Publisher或Subscriber的实例，并将其订阅到调用该方法的Publisher上。

说起来不太好理解，看看下面这个例子。

let cancellable = [1, 2, 3, 4, 5].publisher
    .filter {
        $0 % 2 == 0
    }
    .sink {
        print ("Even number: \($0)")
    }
// Prints:
// Even number: 2
// Even number: 4

在上面的示例中，一个数组Publisher发出整数1、2、3、4、5。filter操作符创建了一个Publisher，重新发布偶数值。sink操作符创建Subscriber，该Subscriber打印接收到的每个值。sink创建的Subscriber自定订阅filter创建的Publisher，filter创建的Publisher订阅了数组Publisher。

写在最后

Publisher，Operator 和 Subscriber 三者组成了从事件发布，变形，到订阅的完整链条。在建立起事件流的响应链后，随着事件发生，app 的状态随之演变，这些是响应式编程处理异步程序的 Combine 框架的基础架构。