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。

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包装普通属性
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