为什么 Angular 应用和框架代码，到处都充斥着 Observable

Angular 是一个现代的前端框架，在其设计哲学和实现细节中广泛运用了 RxJS 的 Observable（可观察对象）。这个选择并非偶然，而是基于一些深刻的技术考量。Observable 提供了一种强大而灵活的方式，来处理异步数据流和事件。我们可以从以下几个方面来探讨为什么 Angular 从框架到应用，都充斥着 Observable。

响应式编程的理念

响应式编程是一种面向数据流和变化传播的编程范式。Observable 是响应式编程的核心数据类型之一。它使得开发者能够以一种声明性的方式来处理异步数据流，比如用户事件、HTTP 请求响应、网络 WebSocket 和其他时间序列数据。

异步处理的简洁性和强大性

在前端开发中，异步处理是非常常见的场景。传统的异步处理可以使用回调函数、Promise 等方式。但是，这些方式存在一些局限性和复杂性。例如，多层回调容易导致“回调地狱”，Promise 的链式语法虽然改善了一些问题，但在处理复杂数据流和多种异步源的时候显得力不从心。

而 Observable 则采用了完全不同的方法，提供了一种能够优雅处理复杂异步操作的方式。它不仅可以像 Promise 那样处理单次的异步请求，还能处理流式实时数据。比如，在 Angular 应用中，我们经常会用到 HTTP 请求获取数据。实际用法如下：

import { HttpClient } from '@angular/common/http';
import { Observable } from 'rxjs';

export class DataService {
  constructor(private http: HttpClient) {}

  getData(): Observable<DataType[]> {
    return this.http.get<DataType[]>('/api/data');
  }
}

在这个例子中，http.get 方法返回一个 Observable 对象，而不是传统的回调或 Promise。这样做的好处是，Observable 允许我们以更加模块化和声明性的方式来处理数据和错误。

数据流的组合与转换

在复杂应用中，往往需要处理多个异步数据流，并进行组合与转换。Observable 拥有丰富的操作符，通过这些操作符，可以方便地对数据流进行各种处理，比如合并、过滤、映射等。比如我们希望同时发起多个 HTTP 请求，并在所有请求完成后处理结果：

import { forkJoin } from 'rxjs';

const request1 = this.http.get('/api/data1');
const request2 = this.http.get('/api/data2');

forkJoin([request1, request2]).subscribe(([data1, data2]) => {
  // 处理两个请求结果
});

在这个例子中，forkJoin 是 RxJS 提供的一个组合操作符，用于将多个 Observable 合并为一个，当所有 Observable 都完成时，发出一个包含所有值的数组。这种方式不仅简洁，还能很容易地处理多个异步数据源的结果。

更好地管理状态和副作用

在前端应用中，管理状态和副作用是一项复杂的工作。Angular 提供的 @ngrx/store 库是一个专门用于管理应用状态的库，与 Redux 类似。而这个库的核心也是基于 RxJS 的 Observable。比如，当状态发生变化时，可以通过 Effect 处理副作用：

import { Actions, createEffect, ofType } from '@ngrx/effects';
import { Injectable } from '@angular/core';
import { map, mergeMap, catchError } from 'rxjs/operators';

@Injectable()
export class DataEffects {
  loadData$ = createEffect(() =>
    this.actions$.pipe(
      ofType('[Data Page] Load Data'),
      mergeMap(() =>
        this.dataService.getData().pipe(
          map((data) => ({ type: '[Data API] Data Loaded Success', payload: data })),
          catchError(() => of({ type: '[Data API] Data Loaded Error' }))
        )
      )
    )
  );

  constructor(
    private actions$: Actions,
    private dataService: DataService
  ) {}
}

这个示例展示了如何使用 @ngrx/effects 和 RxJS 操作符来处理复杂的状态变化和副作用。Observable 使得我们可以很自然地处理这些操作，使代码更易读、易测试。

更高的性能和更好的资源管理

Angular 的 Change Detection 机制也是基于 Observable 和 Zone.js 的。通过结合使用这两者，Angular 可以高效地追踪数据变化，并在必要时更新 DOM。此外，Observable 还提供了资源管理的机制，如 unsubscribe 防止内存泄漏。通过 takeUntil 操作符，可以在特定条件下自动取消订阅：

import { Subject } from 'rxjs';
import { takeUntil } from 'rxjs/operators';

export class MyComponent implements OnInit, OnDestroy {
  private ngUnsubscribe = new Subject();

  ngOnInit() {
    this.myService.getData().pipe(
      takeUntil(this.ngUnsubscribe)
    ).subscribe(data => {
      // 处理数据
    });
  }

  ngOnDestroy() {
    this.ngUnsubscribe.next();
    this.ngUnsubscribe.complete();
  }
}

在这个示例中，通过 ngxUnsubscribe 主题对象，我们保证在组件销毁时取消订阅，从而防止内存泄漏。

通过 Angular 框架内置功能简化开发

在 Angular 中，很多内置功能和指令本身也是基于 Observable 来实现的。例如：

Reactive Forms

Angular 的响应式表单模块 ReactiveFormsModule 也是基于 Observable 的。通过 FormControl 和 FormGroup 提供的数据流，开发者可以方便地处理表单验证和变化。例如：

import { FormBuilder, FormGroup, Validators } from '@angular/forms';

export class MyFormComponent {
  myForm: FormGroup;

  constructor(private fb: FormBuilder) {
    this.myForm = this.fb.group({
      name: ['', Validators.required],
      email: ['', [Validators.required, Validators.email]]
    });

    this.myForm.valueChanges.subscribe((value) => {
      console.log('Form value changed:', value);
    });
  }
}

在这个示例中，myForm.valueChanges 是一个 Observable，它会在表单值变化时发出事件。通过订阅这个 Observable，开发者可以轻松处理表单值变化。

路由

Angular 路由器 Router 和路由守卫 Resolve、CanActivate 等也是基于 Observable 实现的。例如，在路由守卫中，可以返回一个 Observable 来异步判断能否激活某个路由：

import { Injectable } from '@angular/core';
import { CanActivate, ActivatedRouteSnapshot, RouterStateSnapshot } from '@angular/router';
import { Observable } from 'rxjs';
import { AuthService } from './auth.service';

@Injectable({
  providedIn: 'root'
})
export class AuthGuard implements CanActivate {
  constructor(private authService: AuthService) {}

  canActivate(
    route: ActivatedRouteSnapshot,
    state: RouterStateSnapshot
  ): Observable<boolean> {
    return this.authService.isLoggedIn();
  }
}

在这个示例中，authService.isLoggedIn 返回一个 Observable，用于异步判断用户是否已登录。

结语

总的来说，Angular 之所以广泛使用 Observable，是因为它们提供了一种高效、灵活、可组合的方式来处理异步数据流。无论是在框架实现还是应用开发中，Observable 都成为了处理异步数据的标准方式。通过 RxJS 提供的各种操作符，开发者可以轻松地对数据流进行各种复杂的处理，使代码更加简洁和清晰。这也是为什么在 Angular 中，无论是框架本身还是应用程序，都充斥着 Observable。