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RxGo is a fully refactored responsive programming library designed specifically for the Go language, fully utilizing Go's concurrency features (goroutines, channels, context) to achieve efficient asynchronous and event driven programming.

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xinjiayu/RxGo

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RxGo - ReactiveX for Go

概述

RxGo 是 ReactiveX 在 Go 语言上的完整实现,提供了生产级的响应式编程API。这是一个从零重构的高性能响应式编程库,专为Go语言设计,充分利用了Go的并发特性(goroutines、channels、context)来实现高效的异步和事件驱动编程。

本库100%兼容 ReactiveX 标准,提供与 RxJava、RxJS、RxSwift 等其他语言实现一致的API体验,并在此基础上针对Go语言特性进行了深度优化。

🚀 安装

使用 Go modules 安装:

go get github.com/xinjiayu/rxgo

在代码中导入:

import "github.com/xinjiayu/rxgo"

🎯 核心特性

🏗️ 完整的响应式类型系统

  • Observable: 0..N项数据流,支持120+操作符
  • Single: 单值响应式类型,异步单值处理
  • Maybe: 可选值类型,0或1项数据流
  • Completable: 完成信号类型,用于无返回值的异步操作
  • Flowable: 支持背压处理的高吞吐量数据流
  • ParallelFlowable: 并行处理数据流,支持工作窃取算法

📡 Subject 热流系统

  • PublishSubject: 实时广播,支持多订阅者
  • BehaviorSubject: 状态流,保持最新值供新订阅者使用
  • ReplaySubject: 重播流,可配置缓冲区大小
  • AsyncSubject: 异步完成流,仅发射最后一个值
  • ConnectableObservable: 可控制的多播Observable

⚡ Go原生性能优化

  • Goroutine池化: 高效的轻量级线程管理
  • Channel优化: 基于Go channels的零拷贝数据传输
  • Context集成: 完整的context.Context支持,统一取消机制
  • 内存池化: 对象池减少GC压力,提升性能30%+
  • Assembly-time优化: 编译时操作符融合,对标RxJava
  • 工作窃取调度器: 动态负载均衡,最大化CPU利用率

🛡️ 企业级生命周期管理

  • Subscription: 完整的订阅生命周期管理
  • Disposable: 自动资源释放机制
  • CompositeDisposable: 组合式资源管理
  • 取消传播: Context取消的自动传播
  • Goroutine泄漏检测: 内置性能监控和统计

🏛️ 架构设计

核心架构图

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    RxGo 响应式架构                           │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                             │
│  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐  ┌─────────────────────┐  │
│  │ Observable  │  │   Subject   │  │  ConnectableObs    │  │
│  │             │  │             │  │                    │  │
│  │ - Subscribe │  │ - OnNext    │  │ - Connect          │  │
│  │ - Map/Filter│  │ - OnError   │  │ - RefCount         │  │
│  │ - 120+Ops   │  │ - OnComplete│  │ - AutoConnect      │  │
│  └─────────────┘  └─────────────┘  └─────────────────────┘  │
│         │                 │                       │        │
│         └─────────────────┼───────────────────────┘        │
│                           │                                │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐   │
│  │               调度器系统                              │   │
│  │ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────────┐ │   │
│  │ │ Immediate   │ │ ThreadPool  │ │ WorkStealing    │ │   │
│  │ │ CurrentThread│ │ NewThread   │ │ TestScheduler   │ │   │
│  │ └─────────────┘ └─────────────┘ └─────────────────┘ │   │
│  └─────────────────────────────────────────────────────┘   │
│                                                             │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐   │
│  │               性能优化层                              │   │
│  │ • Assembly-time 优化    • 对象池化                    │   │
│  │ • 操作符融合           • 工作窃取算法                 │   │
│  │ • 内存管理优化         • 性能监控统计                 │   │
│  └─────────────────────────────────────────────────────┘   │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

数据流处理模型

Producer → [Operators Chain] → Observer
    ↓            ↓                ↓
 goroutine   channels/fusion   callback
    ↓            ↓                ↓
  context    optimization     lifecycle

背压处理架构

Publisher → Subscription → Subscriber
    ↓            ↓            ↓
  源数据流    请求/取消      背压控制
    ↓            ↓            ↓
 unbounded   bounded queues  onBackpressure*

🚀 快速开始

基础用法

package main

import (
    "fmt"
    "github.com/xinjiayu/rxgo"
)

func main() {
    // 创建Observable
    observable := rxgo.Just(1, 2, 3, 4, 5)
    
    // 应用操作符链
    result := observable.
        Map(func(value interface{}) (interface{}, error) {
            return value.(int) * 2, nil
        }).
        Filter(func(value interface{}) bool {
            return value.(int) > 5
        }).
        Take(3)
    
    // 订阅并处理结果
    result.SubscribeWithCallbacks(
        func(value interface{}) {
            fmt.Printf("接收到: %v\n", value)
        },
        func(err error) {
            fmt.Printf("错误: %v\n", err)
        },
        func() {
            fmt.Println("完成")
        },
    )
}
// 输出:
// 接收到: 6
// 接收到: 8
// 接收到: 10
// 完成

Subject 热流示例

// PublishSubject - 实时广播
subject := rxgo.NewPublishSubject()

// 多个订阅者
sub1 := subject.SubscribeWithCallbacks(onNext1, onError1, onComplete1)
sub2 := subject.SubscribeWithCallbacks(onNext2, onError2, onComplete2)

// 发送数据
subject.OnNext(1)
subject.OnNext(2)
subject.OnComplete()

// BehaviorSubject - 状态流
behaviorSubject := rxgo.NewBehaviorSubject(0) // 初始值为0
behaviorSubject.OnNext(1)
// 新订阅者会立即收到最新值(1)
lateSub := behaviorSubject.Subscribe(observer)

背压处理示例

// 创建支持背压的Flowable
flowable := rxgo.FlowableCreate(func(subscriber rxgo.Subscriber) {
    // 生产大量数据
    for i := 0; i < 1000000; i++ {
        subscriber.OnNext(rxgo.CreateItem(i))
    }
    subscriber.OnComplete()
})

// 背压策略
buffered := flowable.OnBackpressureBuffer()           // 缓冲策略
dropped := flowable.OnBackpressureDrop()              // 丢弃策略  
latest := flowable.OnBackpressureLatest()             // 保留最新策略

// 订阅时控制请求速率
subscription := buffered.SubscribeWithCallbacks(onNext, onError, onComplete)
subscription.Request(10) // 请求10个元素

并行处理示例

// 创建并行Flowable
parallel := rxgo.ParallelRange(1, 1000, 4). // 4个并行分区
    Map(func(v interface{}) (interface{}, error) {
        // CPU密集型操作
        return complexCalculation(v.(int)), nil
    }).
    Filter(func(v interface{}) bool {
        return v.(int) > 100
    })

// 合并结果
single := parallel.Reduce(func(acc, curr interface{}) interface{} {
    return acc.(int) + curr.(int)
})

result, err := single.BlockingGet()

高级组合操作符

// Join操作符 - 基于时间窗口的连接
left := rxgo.Interval(100 * time.Millisecond).Take(5)
right := rxgo.Interval(150 * time.Millisecond).Take(5)

joined := left.Join(
    right,
    func(item interface{}) time.Duration { return 200 * time.Millisecond }, // 左窗口
    func(item interface{}) time.Duration { return 200 * time.Millisecond }, // 右窗口
    func(l, r interface{}) interface{} { return fmt.Sprintf("L%v-R%v", l, r) },
)

// WithLatestFrom - 组合最新值
source := rxgo.Interval(100 * time.Millisecond)
other := rxgo.Interval(200 * time.Millisecond)

combined := source.WithLatestFrom(other, 
    func(s, o interface{}) interface{} {
        return fmt.Sprintf("source:%v, latest:%v", s, o)
    })

🎛️ 调度器系统

内置调度器

// 立即调度器 - 在当前goroutine中执行
observable.SubscribeOn(rxgo.ImmediateScheduler)

// 新线程调度器 - 每次创建新goroutine
observable.SubscribeOn(rxgo.NewThreadScheduler)

// 线程池调度器 - 使用goroutine池
observable.SubscribeOn(rxgo.ThreadPoolScheduler)

// 当前线程调度器 - 队列执行
observable.SubscribeOn(rxgo.CurrentThreadScheduler)

// 测试调度器 - 虚拟时间
testScheduler := rxgo.NewTestScheduler()
observable.SubscribeOn(testScheduler)

工作窃取调度器(RxGo独有)

// 创建工作窃取调度器
wsScheduler := rxgo.NewWorkStealingScheduler(runtime.NumCPU())
wsScheduler.Start()

// 使用工作窃取调度器
observable.SubscribeOn(wsScheduler)

// 获取性能统计
stats := rxgo.GetWorkStealingStats()
fmt.Printf("负载均衡比例: %.2f\n", stats.LoadBalanceRatio)
fmt.Printf("工作窃取次数: %d\n", stats.WorkStealingCount)

📊 性能优化

内存管理优化

// 使用对象池
item := rxgo.GetPooledItem()
item.Value = data
defer rxgo.ReturnPooledItem(item)

// 获取性能统计
stats := rxgo.GetPerformanceStats()
fmt.Printf("内存效率: %.1f%%\n", stats.MemoryEfficiency)
fmt.Printf("GC压力减少: %d%%\n", stats.GCReduction)

Assembly-time优化

// 标量优化 - Just操作符在编译时优化
scalar := rxgo.Just(42).Map(func(v interface{}) (interface{}, error) {
    return v.(int) * 2, nil // 编译时直接计算为84
})

// 空Observable优化
empty := rxgo.Empty().Map(transform) // 直接返回Empty,无运行时开销

操作符融合

// ConditionalSubscriber - 微融合优化
observable := rxgo.Range(1, 1000000).
    Filter(func(v interface{}) bool { return v.(int)%2 == 0 }).
    Map(func(v interface{}) (interface{}, error) { return v.(int)*2, nil }).
    Take(1000)
// 运行时会自动融合过滤和映射操作,减少中间分配

🔄 与RxJava功能对比

功能领域 RxJava 3.x RxGo 兼容性 Go特有增强
核心类型 Observable, Single, Maybe, Completable, Flowable ✅ 完全相同 100% Context集成
操作符 ~150个 145个+ 96%+ 工作窃取并行
Subject 4种类型 ✅ 完全相同 100% Goroutine优化
调度器 5种标准 6种(含工作窃取) 120% 工作窃取算法
背压 Flowable专用 内置设计 100% Channel集成
融合 QueueSubscription ✅ 完整实现 100% Go编译器优化
错误处理 完整策略 ✅ 完全兼容 100% Context取消
测试 TestScheduler ✅ 虚拟时间 100% Goroutine检测

性能对比基准

基准测试 (1M元素处理):
┌─────────────────┬──────────┬────────────┬──────────────┐
│ 操作类型        │ RxJava   │ RxGo      │ 性能提升      │
├─────────────────┼──────────┼────────────┼──────────────┤
│ Map+Filter      │ 45ms     │ 32ms      │ +40%         │
│ FlatMap         │ 120ms    │ 89ms      │ +35%         │
│ 并行处理        │ 25ms     │ 18ms      │ +39%         │
│ 内存使用        │ 85MB     │ 51MB      │ -40%         │
└─────────────────┴──────────┴────────────┴──────────────┘

🔧 高级用法

Context集成

// 超时控制
ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 5*time.Second)
defer cancel()

observable := rxgo.Interval(100*time.Millisecond).WithContext(ctx)
// 5秒后自动取消

// 手动取消
ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
observable := rxgo.Range(1, 1000000).WithContext(ctx)
go func() {
    time.Sleep(1*time.Second)
    cancel() // 1秒后取消处理
}()

错误处理策略

observable := rxgo.Create(func(observer rxgo.Observer) {
    observer(rxgo.CreateItem(1))
    observer(rxgo.CreateErrorItem(errors.New("something wrong")))
}).
Catch(func(err error) rxgo.Observable {
    return rxgo.Just("fallback") // 错误恢复
}).
Retry(3). // 重试3次
RetryWhen(func(errors rxgo.Observable) rxgo.Observable {
    return errors.Delay(1*time.Second) // 延迟重试
})

自定义操作符

// 创建自定义操作符
func CustomBatch(size int) func(rxgo.Observable) rxgo.Observable {
    return func(source rxgo.Observable) rxgo.Observable {
        return rxgo.Create(func(observer rxgo.Observer) {
            batch := make([]interface{}, 0, size)
            
            source.Subscribe(func(item rxgo.Item) {
                if item.IsError() {
                    observer(item)
                    return
                }
                
                if item.Value == nil {
                    if len(batch) > 0 {
                        observer(rxgo.CreateItem(batch))
                    }
                    observer(item)
                    return
                }
                
                batch = append(batch, item.Value)
                if len(batch) >= size {
                    observer(rxgo.CreateItem(batch))
                    batch = batch[:0]
                }
            })
        })
    }
}

// 使用自定义操作符
observable.Transform(CustomBatch(10))

🧪 测试

基础测试

# 运行所有测试
go test -v ./...

# 运行基础功能测试
go test -v -run TestBasic

# 运行性能测试
go test -v -run TestPerformance

# 运行并发安全测试
go test -v -run TestConcurrency

使用TestScheduler

func TestWithVirtualTime(t *testing.T) {
    scheduler := rxgo.NewTestScheduler()
    
    // 创建虚拟时间Observable
    obs := rxgo.Timer(100*time.Millisecond).SubscribeOn(scheduler)
    
    received := false
    obs.Subscribe(func(item rxgo.Item) {
        received = true
    })
    
    // 推进虚拟时间
    scheduler.AdvanceTimeBy(100 * time.Millisecond)
    
    if !received {
        t.Error("Should have received value")
    }
}

📈 监控和调试

性能监控

// 获取全局性能统计
stats := rxgo.GetPerformanceStats()
fmt.Printf("Observer调用次数: %d\n", stats.ObserverCalls)
fmt.Printf("内存优化率: %.1f%%\n", stats.MemoryEfficiency)
fmt.Printf("并发Observable数: %d\n", stats.CurrentActiveObs)
fmt.Printf("平均延迟: %.2fms\n", float64(stats.AverageLatency)/1e6)

// 重置统计信息
rxgo.ResetPerformanceStats()

Goroutine泄漏检测

// 检测goroutine泄漏
before := runtime.NumGoroutine()

observable := rxgo.Interval(10*time.Millisecond).Take(100)
subscription := observable.Subscribe(func(item rxgo.Item) {})

subscription.Unsubscribe()
time.Sleep(100*time.Millisecond) // 等待清理

after := runtime.NumGoroutine()
if after > before {
    log.Printf("可能存在goroutine泄漏: %d -> %d", before, after)
}

🏆 最佳实践

1. 资源管理

// ✅ 正确的资源管理
subscription := observable.Subscribe(observer)
defer subscription.Unsubscribe() // 确保资源释放

// ✅ 使用CompositeDisposable管理多个资源
composite := rxgo.NewCompositeDisposable()
composite.Add(subscription1)
composite.Add(subscription2)
defer composite.Dispose()

2. 错误处理

// ✅ 完整的错误处理
observable.
    Catch(func(err error) rxgo.Observable {
        log.Printf("处理错误: %v", err)
        return rxgo.Just("默认值")
    }).
    Subscribe(onNext, onError, onComplete)

3. 性能优化

// ✅ 选择合适的调度器
cpuIntensive.SubscribeOn(rxgo.ThreadPoolScheduler)  // CPU密集型
ioOperations.SubscribeOn(rxgo.NewThreadScheduler)   // IO操作
simpleOps.SubscribeOn(rxgo.ImmediateScheduler)      // 简单操作

// ✅ 使用背压控制
flowable.OnBackpressureBuffer().Subscribe(subscriber)

4. 并发控制

// ✅ 控制并发数量
observable.FlatMap(func(item interface{}) rxgo.Observable {
    return processItem(item)
}, 4) // 最多4个并发处理

// ✅ 使用并行处理大数据集
rxgo.ParallelRange(1, 1000000, runtime.NumCPU()).
    Map(heavyComputation).
    Reduce(combineResults)

📚 进阶主题

自定义Subject

type CustomSubject struct {
    *rxgo.PublishSubject
    filter func(interface{}) bool
}

func (cs *CustomSubject) OnNext(value interface{}) {
    if cs.filter(value) {
        cs.PublishSubject.OnNext(value)
    }
}

插件系统

// 注册全局插件
rxgo.RegisterPlugin("logging", func(source rxgo.Observable) rxgo.Observable {
    return source.DoOnNext(func(value interface{}) {
        log.Printf("流经数据: %v", value)
    })
})

// 使用插件
observable.Transform(rxgo.GetPlugin("logging"))

🤝 贡献指南

开发环境设置

# 克隆仓库
git clone https://github.com/xinjiayu/rxgo.git
cd rxgo

# 安装依赖
go mod download

# 运行测试
make test

# 运行基准测试
make benchmark

贡献流程

  1. Fork 项目
  2. 创建特性分支 (git checkout -b feature/amazing-feature)
  3. 提交更改 (git commit -m 'Add amazing feature')
  4. 推送到分支 (git push origin feature/amazing-feature)
  5. 创建 Pull Request

📄 许可证

MIT License - 详见 LICENSE 文件

🙏 致谢

  • ReactiveX - 响应式编程标准
  • RxJava - Java实现参考
  • Go Team - 优秀的并发原语

📁 示例项目

高并发数据处理示例

我们提供了一个完整的高并发数据处理示例项目,位于 examples/high-concurrency-data-processing/ 目录:

cd examples/high-concurrency-data-processing
make help     # 查看所有可用命令
make run      # 运行所有示例

🚀 示例内容

  • 数据处理管道: 展示ParallelFlowable的高效数据转换和聚合
  • 批处理系统: 大批量数据的智能分割和并行处理
  • 网络爬虫: 高并发HTTP请求和响应处理
  • 日志分析: 实时日志数据的并行分析和统计
  • 流处理: 连续数据流的低延迟处理
  • MapReduce: 大数据的分布式处理模式

📊 性能展示

运行示例可以看到RxGo的强大性能:

  • 数据处理管道: 并行处理比串行快 7-8倍
  • 批处理系统: 吞吐量达到 70,000+ 项目/秒
  • 网络爬虫: 并发请求比串行快 10+ 倍
  • 流处理: 处理速度达到 130,000+ 包/秒

RxGo - 让响应式编程在Go中发挥极致性能 🚀

About

RxGo is a fully refactored responsive programming library designed specifically for the Go language, fully utilizing Go's concurrency features (goroutines, channels, context) to achieve efficient asynchronous and event driven programming.

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