Android 深度实践

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基础操作符 ​

源：Intermediate flow operators

Flow 的强大之处在于其丰富的操作符链。这些操作符被分为中间操作符（Intermediate Operators）和终端操作符（Terminal Operators）。中间操作符负责定义数据的加工流水线，而终端操作符则是驱动整个流水线运转的“发动机”。

操作符的分层架构 ​

Flow 的操作符设计遵循装饰器模式。每一个中间操作符都会返回一个新的 Flow 对象，该对象内部包裹了上游的 Flow，并在 collect 被调用时，将自己的逻辑注入到数据流转过程中。

  • 惰性求值：中间操作符本身不触发任何计算，它们只是逻辑的声明。
  • 顺序流转：默认情况下，流中的每一个元素都会按照操作符链的顺序，完整地经过每一个算子处理后，再处理下一个元素。

中间变换算子 ​

中间算子用于对流中的数据进行过滤、转换或装饰。

map 与 filter ​

这是最基础的组合。map 执行 1:1 的数据转换，而 filter 执行布尔谓词过滤。

kotlin
(1..5).asFlow()
    .filter { it % 2 == 0 } // 只保留偶数
    .map { "Item $it" }     // 转换为字符串
    .collect { println(it) }
kotlin
flowOf(1, 2)
    .onEach { println("发射: $it") }
    .map { it * 10 }
    .collect { println("接收: $it") }
// 输出顺序：发射 1 -> 接收 10 -> 发射 2 -> 接收 20
// 证明了 Flow 是顺序流转而非批量处理

核心原语：transform 的深度应用 ​

在底层实现中，许多算子（如 map 和 filter）其实都是 transform 的特化版本。transform 是最通用的变换算子。

  • 高度自由：它允许你在接收到一个上游值时，调用多次 emit 发射多个值，或者根据条件完全不调用 emit。
  • 异步支持：在 transform 内部可以调用任意挂起函数。
kotlin
flowOf(1, 2, 3).transform { value ->
    if (value > 1) { // 模拟 filter
        emit("Data: $value") // 模拟 map
        emit("Extra: $value") // 甚至可以发射多条数据
    }
}.collect { println(it) }
kotlin
flowOf("id_1", "id_2").transform { id ->
    emit(LoadingState)
    val detail = api.fetchDetail(id) // 挂起调用
    emit(SuccessState(detail))
}.collect { state ->
    updateUI(state)
}

限定算子与取消机制 ​

限定操作符（如 take）用于在满足特定条件时截断流。

  • take(n)：只取前 n 个元素。
  • 底层原理：当发射第 n 个元素后，take 会抛出一个内部的异常来取消协程。由于 Flow 是协作式的，这种取消是非常轻量且高效的。

取消的确定性

如果流内部正在执行一个复杂的非挂起循环且没有检查 isActive，那么即使使用了 take(1)，内部循环可能依然会运行完毕。

终端聚合算子 ​

终端算子是触发流收集的唯一方式。它们通常是挂起函数。

集合与单个元素 ​

  • toList / toSet：将所有发射的值收集到集合中。
  • first()：获取第一个值并立即取消流。如果流为空，抛出 NoSuchElementException。
  • single()：期望流只有一个值。如果流为空或多于一个值，抛出异常。

算术归约：reduce 与 fold ​

用于将流序列聚合为单个结果。

算子初始值描述
reduce无使用流的第一个元素作为累加器的初始值。
fold必须提供使用提供的初始值开始累加，适用于空流。
kotlin
// 计算阶乘
val factorial = (1..5).asFlow()
    .reduce { acc, value -> acc * value }
println(factorial) // 120
kotlin
// 拼接字符串，带初始前缀
val result = (1..3).asFlow()
    .fold("Sequence:") { acc, value -> "$acc $value" }
println(result) // Sequence: 1 2 3

顺序流转机制与性能考量 ​

Flow 的默认行为是串行的。这意味着每一个元素在流经所有操作符并被 collect 闭包处理完之前，下一个元素不会被发射。

性能提示

这种串行机制避免了复杂的线程同步开销。如果你发现处理速度慢，通常是因为 collect 端的逻辑过于耗时。此时不应在 map 中寻找优化，而应考虑引入 buffer() 或 flowOn()（见进阶章节）来引入并发。

核心开发准则 ​

  1. 优先使用 transform 实现复杂逻辑：如果你发现需要连续调用多个 map 和 filter 且逻辑紧密相关，合并为一个 transform 往往能减少闭包创建的开销。
  2. 终端算子之后流即失效：终端算子执行完毕后，流的生命周期即结束。如果需要再次使用，必须重新获取 Flow 实例。
  3. 不要在中间算子捕获异常：中间算子应保持逻辑纯粹，异常捕获应交给 catch 操作符（见安全章节）。