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Rx入門
- 1. Hokuriku.NET C# Rx編 February 11 th /March 17 th , 2012 鈴木孝明
- 4. Rx (Reactive Extensions) とは • 値群を時間軸に乗ったシーケンスとして捉える • 時間/イベント/非同期処理をLINQで記述 • .NET 3.5 SP1以降、SL 4以降、WP7で利用可能 • 特に非同期APIしかないSilverlight環境で威力を発揮 • Windows Phone 7にのみ標準搭載 • RxJSというJavaScript版もある • Microsoftの正式なプロジェクト
- 5. 時間軸を基にしたシーケンス • IObservable<T>は時間軸に乗る非同期な値群 • これに乗せられるものはすべて統一的に扱える • 例) タイマー/イベント/非同期処理 [出典] 連載 : Reactive Extensions (Rx) 入門 - @IT
- 6. 時間軸シーケンスのイメージ • ベルトコンベアのようなイメージで考える • • • • モノが流れてくる (= IObservable<T>からの発行) 不純物を取り除く検査が行われる (= Where) 梱包作業が行われる (= Select) 配送される (= Subscribe) Where Select
- 7. ライブラリの入手 • NuGet Gallery - Rx-Main より取得
- 8. ライブラリの入手 • ダウンロードサイト より取得 • NuGet が使えない場合
- 10. オブザーバーパターンとは • 疎結合のためのデザインパターン • 具象クラス間の依存なしに状態変化を通知する • 例) データ変更 → UI更新 • データがUIを知っている設計は極めて汎用性が低い • 観測対象 (サブジェクト) と観測者 (オブザーバー) で抽象化 • 一般的にはインターフェース/イベントで実現
- 11. オブザーバーパターンの構成
- 12. 基本インターフェース • IObserver<T> : 観測者 OnNext(T value) 状態の変更を通知 OnError(Exception error) エラーの発生を通知 OnCompleted() 完了を通知 • IObservable<T> : 観測対象 Subscribe(IObserver<T> observer) 通知先を登録 • .NET Framework 4で新たに搭載された • .NET 3.5 SP1 / Silverlight 4環境ではRxライブラリが提供する • Windows Phone 7には標準搭載
- 13. Push型 vs Pull型 Push型 Pull型 • コネクションを張り、受信待機 • IObservable<T> • 各々必要に応じて取得しに行く • IEnumerable<T>
- 14. IObserver<T>の省略 • IObserver<T>を毎回実装するのは手間 • デリゲートを渡すことでオブザーバーの生成を隠蔽 拡張メソッド • 隠蔽化によってコードの見え方が変わる • 「IObserver<T>の登録」から「Subscribeで処理」へ
- 15. 一人二役なSubject<T> • IObservable<T>とIObserver<T>の両方を実装 • Rxにおけるイベント • いくつかの亜種がある Subject<T> BehaviorSubject<T> 最も基本的なもの 初期値ありSubject<T> ReplaySubject<T> 再発行時にリプレイ AsyncSubject<T> 非同期処理を模倣
- 16. IObservable<T>の生成メソッド • Observable静的クラスに数多く提供されている • IObservable<T>を毎回実装するのは手間 • 定型句なものは生成メソッドを使って楽をする Observable.Range(3, 5); 3から始まり1ずつインクリ メントされた5つの値を返す Observable.Repeat(1, 3); 1を3回発行 Observable.Create(observer => { observer.OnNext(100); observer.OnCompleted(); return () => { … }; // Disposer }; Subscribeで接続されたオブ ザーバーに対して直接値を 発行
- 19. Where/Selectの内部実装 • IObserver<T>で受ける • フィルタリング/射影 • IObservable<T>で返却 Source .Where(…) .Subscribe(observer);
- 21. イベントのシーケンス化 • EventHandler/EventHandler<T>形式から生成 • Observable.FromEventPatternメソッドを利用 • イベント通知はEventPattern<T>型 (Sender & EventArgs) で行われる • リフレクションによるオーバーロードもある • Action<T>/Func<T>など、独自形式から生成 • Observable.FromEventメソッドを利用 • 通知する型の形式変換も可能で、非常に柔軟性が高い
- 22. 非同期処理のシーケンス化 • ToAsync/Startメソッドでデリゲートからの生成 • 引数を与えたり、戻り値を受けることも可能 • BeginXxx/EndXxx (APMパターン) からの生成 • FromAsyncPatternメソッドを利用 • OnCompletedが呼ばれるまでが非同期処理中 • 非同期処理の結果はOnCompletedの直前にOnNextで通知される • 結果が何もない場合はUnit構造体 (voidの代替) が通知される • 実行スレッドは既定でThreadPool上 • GUIアプリの場合、このままではUIに触れないので注意
- 24. Hot vs Cold Hot Observable Cold Observable • すべてのIObserver<T>に対して 一度に同じ値を送信 • それぞれのIObserver<T>に対して 個別に値を送信
- 25. Cold to Hot 変換 • 一時的に流れを堰き止める (IConnecableObservable<T>) • その間に支流を作り、完成したら再放流
- 27. スケジューラの概要 • 処理をいつ/どこで実行するかを振り分ける • IObservable<T>の生成メソッドに設定して利用 • 基本的にはメソッドのオーバーロードで指定可能 • 指定しないメソッドは暗黙にデフォルトが設定される • スレッド切り替え • Observable.ObserveOnメソッドで以降の動作スレッドを変更 • 柔軟性が確保される反面、パフォーマンスが悪い • Observable.RangeはEnumerable.Rangeより数百倍遅い
- 30. まとめ • オブザーバーパターンによるPush通知が基本 • 値群を時間軸に乗ったシーケンスとして捉える • IObservable<T>とIObserver<T>で実現される • 時間/イベント/非同期処理をLINQで記述可能 • メソッド形式/クエリ式形式どちらでも書ける • メソッド形式の方ができることは多い
- 31. まとめ • HotとColdという性質の違いがある • Hot : すべてのIObserver<T>に対して一度に同じ値を送信 • Cold : それぞれのIObserver<T>に対して個別に値を送信 • スケジューラで柔軟性を提供している • スレッドの切り替え • 処理順序の変更 • パフォーマンスは大幅に低下する • .NET 3.5 SP1以降、SL 4以降、WP7で利用可能
- 32. 参考記事 • 連載 : Reactive Extensions (Rx) 入門 • Reactive Extensions入門「まとめ」 • Reactive Extensions再入門 • Rx入門 - インデックス • neue.cc