Observable Everywhere - Rxの原則とUniRxにみるデータソースの見つけ方
- 2. @neuecc - Who, Where, When 2009/04 linq.js – LINQ to Objects for JavaScript https://linqjs.codeplex.com/ この頃からずっとLINQを追いかけてる 2009/09/04 最初のRx記事、以降現在まで70以上は書いてる http://neue.cc/category/programming/rx/ 2011/04~ Microsoft MVP for .NET(C#) 野良C#エヴァンジェリスト（現在も継続中）
- 3. @Work, @LINQ 2012/10~ 株式会社グラニ 取締役CTO 「神獄のヴァルハラゲート」「モンスターハンターロアオブカード」 サーバー/クライアント共に「最先端 C# 技術を使った」ゲーム開発 C# 5.0 + .NET Framework 4.5 + ASP.NET MVC 5 + Unity 2014/04/19 UniRx最初の公開 - https://github.com/neuecc/UniRx 現在☆286, ver 4.8.0 2014/09/24 LINQ to BigQuery - https://github.com/neuecc/LINQ-to-BigQuery/ 未だにLINQへの関心は衰えずといったところ
- 4. Agenda
- 6. OnNext* (OnError | OnCompleted)?
- 7. The grammar of messages OnNext* (OnError | OnCompleted)? 日本語でおｋ OnNextがゼロ回以上の後に OnErrorもしくはOnCompletedが一回来る（もしくはどちらも来ない） public interface IObserver<in T> { void OnCompleted(); void OnError(Exception error); void OnNext(T value); }
- 8. foreachで考えてみる; OnNext foreach (var x in sequence) { OnNext(x); } OnNext* 空の場合はOnNextは一度 も呼ばれないのでOnNext*
- 9. foreachで考えてみる; OnCompleted foreach (var x in sequence) { OnNext(x); } OnCompleted(); OnNext* (OnCompleted)? もしsequneceが無限シーケンス （例えばunfold）だったら OnCompletedまで行かないので OnNext * (OnCompleted)?
- 10. foreachで考えてみる; OnError try { foreach (var x in sequence) { OnNext(x); } } catch (Exception ex) { OnError(ex); // RxでonErrorをハンドルした場合 // 再スローはない、これはあくまで再現 throw; } OnCompleted(); OnNext* (OnError | OnCompleted)? もし途中で例外が起きたら OnCompletedは呼ばれずOnErrorだ けが呼ばれることになるので OnNext * (OnError | OnCompleted)?
- 11. 意味が通る！でも、なんで？
- 12. IEnumeratorから考える public interface IEnumerator<out T> { T Current { get; } // 現在の要素 bool MoveNext(); // 次の要素があるか確認しCurrentにセット }
- 13. 分解 public interface IEnumerator<out T> { T Current { get; } bool MoveNext() throws Exception; // (C#にthrowsはないけどネ) } public interface IEnumerator<out T> { T Current { get; } true|false|Exception MoveNext(); } MoveNextを分解すると true/false/Exceptionのどれかを返す
- 14. 集約 public interface IEnumerator<out T> { T Current { get; } bool MoveNext() throws Exception; // (C#にthrowsはないけどネ) } public interface IEnumerator<out T> { T Current { get; } T|void|Exception GetNext(); } trueの時Tを、falseの時voidを返すと考 えてCurrentも集約
- 15. そして(何故か)反転させる public interface IEnumeratorDual<in T> { void GotNext(T|void|Exception); } public interface IEnumerator<out T> { T|void|Exception GetNext(); }
- 16. 3つにちゃんとバラして public interface IEnumeratorDual<in T> { void GotNext(T); void GotNothing(void); void GotException(Exception); } public interface IEnumeratorDual<in T> { void GotNext(T|void|Exception); }
- 17. あら不思議、IObserver<T>が！ public interface IEnumeratorDual<in T> { void GotNext(T); void GotNothing(void); void GotException(Exception); } 名前を変えれば出来上がり public interface IObserver<in T> { void OnNext(T value); void OnCompleted(); void OnError(Exception error); }
- 18. IEnumerableのほうも勿論 public interface IEnumerable<out T> { IEnumerator<T> GetEnumerator(); }
- 19. IEnumerator<T> : IDisposable public interface IEnumerable<out T> { IEnumerator<T> GetEnumerator(); } public interface IEnumerable<out T> { IDisposable|IEnumerator<T> GetEnumerator(); } IEnumerator<T> : IDisposable
- 20. public interface IEnumerableDual<out T> { IDisposable SetEnumeratorDual(IEnumeratorDual<T>); } public interface IEnumerable<out T> { IDisposable|IEnumerator<T> GetEnumerator(); } 当然のように（何故か）逆にする
- 21. public interface IEnumerableDual<out T> { IDisposable SetEnumeratorDual(IEnumeratorDual<T>); } あら不思議、IObservable<T>が！ public interface IObservable<out T> { IDisposable Subscribe(IObserver<T> observer); } 名前を整えて出来上がり
- 22. Mathematical Dual 双対 なるほどわからん ふかーい関連性がある、ぐらいでいいんじゃまいか 実用的な意味では、OnNext* (OnError | OnCompleted)?だけ覚えればいい 同じように見なすことができる、という発見 IEnumerable<T> = イテレータパターン IObservable<T> = オブザーバーパターン 一見無関係の2つのデザインパターンに見つけた深い関連性 イテレータのためのLINQがオブザーバーにも同じように適用できる発見 Reactive Extensions= LINQ to Events / LINQ to Asynchronous
- 24. Length or Time IEnumerable<T> length IObservable<T> time event async IE<T> イベント（や非同期）を時間軸に乗った シーケンスと見なすことができる
- 25. Same Atmosphere var query = from person in sequence where person.Age >= 20 select person.Name; foreach (var item in query) { OnNext(item); } var query = from person in sequence where person.Age >= 20 select person.Name; query.Subscribe(item => { OnNext(item); }); IEnumerble<T> IObservable<T> コレクション処理(filter/map)が超強力で有益なのは既知の話。それと同じように 書ける、同じような挙動を取るということが注意深くデザインされている。 これがRxの革命的なポイントであり普及の一助となった
- 27. Synchronous Asynchronous Single(1)Multiple(*) var x = f(); var x = await f(); var query = from person in sequence where person.Age >= 20 select person.Name; foreach (var item in query) { OnNext(item); } var query = from person in sequence where person.Age >= 20 select person.Name; query.Subscribe(item => { OnNext(item); }); IEnumerble<T> IObservable<T> Func<T> Task<T>
- 28. Synchronous Asynchronous Single(1)Multiple(*) var x = f(); var x = await f(); var query = from person in sequence where person.Age >= 20 select person.Name; foreach (var item in query) { OnNext(item); } var query = from person in sequence where person.Age >= 20 select person.Name; query.Subscribe(item => { OnNext(item); }); IEnumerble<T> IObservable<T> Func<T> Task<T> FutureとかPromise とか言われるアレの C#での表現
- 29. C# 5.0での非同期事情 C# 5.0では単発の非同期処理は全てTask<T>を返す async/awaitという言語構文でのサポートが圧倒的に大きい Task<T>にawaitするとTが取れるし、.NET Frameworkで全面的に非同期APIが追加された Task is Observable, Observable is Awaitable 相互変換可能(Taskは長さ1のIObservable、IObservableはLastを取得してTaskに変 換できる)なので、適宜必要な局面で変換 Before async/await 専用構文がないTaskだけとの比較だとRxのほうが圧倒的に使いやすかった というわけで、他言語においても事情は同じになるかな、と 専用構文が入ればそちらに寄って、それまではRxが使う上では強いはず
- 30. What is UniRx?
- 31. Welcome to the Reactive Game Architecture! https://github.com/neuecc/UniRx Unity用のReactive Extensions実装 （.NET用のRxはUnityで動かないので自前で実装)
- 34. CoreLibrary Framework Adapter UniRxは全部入り (多分ReactiveCocoaとか もそうでしょうけど) Port of Rx.NET MainThreadSchedulerObservableTriggers ReactiveProperty
- 37. Push Event Stream Event Processing Interactive/Visualize
- 38. Statndard Static Generators Range, Repeat, ToObservable OnNext{n} (OnError | OnCompleted)? Return OnNext (OnError | OnCompleted)? Empty OnCompleted Never () Throw OnError 単体ではそう使うこともな い感じですが、何かと組み 合わせていく感じ .Concat(Observable.Never)で、終 了を抑止する(OnCompletedは飛 ばさない、あるいは他のオペレー タが飛ばす)、的な使い方ができる
- 39. AsyncCallback Converter IEnumerator GetStringAsync(string url, Action<string> onCompleted, Action<Exception> onError); Callback Hell! 謎のIEnumerator(Unity固有事情) IObservable<string> Get(string url); Callback to IObservable<T> UniRxは組み込みの通信メソッドとして ObservableWWW.Get/Postメソッドなどを予め用意して あるので、ユーザーはすぐに非同期をRxで扱える
- 40. But... あれ、一緒……？ ObservableWWW.Get("http://hogemoge").Subscribe(Action<string>, Action<Exception>) StartCoroutine(GetStringAsync("http://hogemoge", Action<string>, Action<Exception>))
- 41. GetStringAsync("http://hogemoge", nextUrl => { GetStringsAsync(nextUrl, finalUrl => { GetStringsAsync(finalUrl, result => { /* result handling */ }, ex => { /* third error handling */ }); }, ex => { /* second error handling */ }); }, ex => { /* first error handling */ }); Callback Hell ネスト地獄による圧倒的 な見通しの悪さ エラーハンドリングの困難(try- catchで囲んでも意味が無い) ObservableWWW.Get("http://hogemoge") .SelectMany(nextUrl => ObservableWWW.Get(nextUrl)) .SelectMany(finalUrl => ObservableWWW.Get(finalUrl)) .Subscribe( result => { /*result handling */ }, ex => { /* error handling */ }); ネストを一段に抑える パイプライン統合のエラー処理
- 42. Composability var query = from nextUrl in ObservableWWW.Get("http://hogemoge") from finalUrl in ObservableWWW.Get(nextUrl) from result in ObservableWWW.Get(finalUrl) select new { nextUrl, finalUrl, result }; var parallelQuery = Observable.WhenAll( ObservableWWW.Get("http//hogehoge"), ObservableWWW.Get("http//hugahuga"), ObservableWWW.Get("http//takotako")); var parallelQuery = Observable.WhenAll( ObservableWWW.Get("http//hogehoge"), ObservableWWW.Get("http//hugahuga"), ObservableWWW.Get("http//takotako")) .Timeout(TimeSpan.FromSeconds(15)); var incrementalSearch = userInput .Throttle(TimeSpan.FromMilliseconds(250)) .Select(keyword => SearchAsync(keyword)) .Switch(); 前の結果を保持したまま の直列処理 並べるだけで済む並列処理 メソッドを足すだけのTimeout付与 ユーザー入力など他のIObservableと の自然な融和と、複雑なPruning
- 43. UIEvent Converter Button IObservable<Unit> InputField IObservable<string> Toggle IObservable<bool> Slider IObservable<float> var incrementalSearch = input.OnValueChangeAsObservable() .Throttle(TimeSpan.FromMilliseconds(250)) .Select(keyword => SearchAsync(keyword)) .Switch(); from InputField toggle.OnValueChangedAsObservable() .Subscribe(x => button.interactable = x); ToggleのON/OFFでボタン の有効/非有効切り替え
- 44. ObservableTriggers 衝突 = IObservable<Collision> cube.OnCollisionEnterAsObservable().Subscribe(); カメラに入る = OnBecameVisibleAsObservable() = IObservable<Unit> カメラから出る = OnBecameInvisibleAsObservable() = IObservable<Unit> などなど、あらゆるインタラクションが全てIObservableになる
- 45. Lifecycle as Observable frame(time) OnDestroyAsObservable = (OnNext{1} OnCompleted) ゲームループは毎フレーム(60fpsなら1/60秒)毎 にメソッドが呼びだされる Observable.EveryUpdate().Subscribe(); // IObservable<long>
- 46. MultiThreading Rx = Observable + LINQ + Scheduler Observable.Start(() => { /* なにか重い処理 */ return "hogemoge"; }, Scheduler.ThreadPool) .ObserveOn(Scheduler.MainThread) // MainThreadに戻す .DelaySubscription(TimeSpan.FromSeconds(3), Scheduler.MainThreadIgnoreTimeScale) .Subscribe(x => ui.text = x); // UIパーツはメインスレッドからじゃないと触れない Schedulerは時空魔法の、時(AbsoluteTime/RelativeTime)と 空間(実行スレッド/SynchronizationContext)をコントロール
- 47. Polling ポーリングはIObservableと「見なせる」 IObservable<string> WatchFile(string path) { return Observable.Interval(TimeSpan.FromSeconds(5)) .Select(_ => File.ReadAllText(path)); } IObservable<Notification<Unit>> Ping(string path) { return Observable.Interval(TimeSpan.FromSeconds(5)) .SelectMany(_ => ObservableWWW.Get("http://ping").Timeout(TimeSpan.FromSeconds(1))) .AsUnitObservable() .Materialize(); }
- 48. EveryValueChanged 更に踏み込んで、値変更を常時監視する黒魔法化 原理はゲームループのUpdate監視による毎フレームチェック 常に必ず呼ばれるから監視コストが相対的に低い(ゲームエンジンならでは) 生存期間管理 無限監視は危険なので、監視対象の生存具合をチェック GameObjectなら破壊されていたら監視終了 C#オブジェクトなら、WeakReferenceで参照保持し、GCされてたら監視終了 // Position(x,y,z)が変化したら通知するIObservable<Vector3> this.ObserveEveryValueChanged(x => x.transform.position) .Subscribe(x => Debug.Log("poistion changed:" + x));
- 50. EventAggregator/MessageBroker InProcessのMessageBus（名前はなんでもいいや） 先のObservableLoggerと同じ図式 中央がIObservable<T>なら 購読 = IObservable<T>.Subscribe() 解除 = subscription.Dispose()
- 51. 最も単純な（しかし便利な）実装 public static class MessageBroker { public static void Publish<T>(T message) { Notifier<T>.Instance.OnNext(message); } public static IObservable<T> Receive<T>() { return Notifier<T>.Instance.AsObservable(); } static class Notifier<T> { public static readonly Subject<T> Instance = new Subject<T>(); } } 型(<T>)でフィルタされるグローバル に通知可能な何か、と考える 送信側： MessageBroker.Publish(new HogeEvent()) 受信側： MessageBroker.Receive<HogeEvent>()
- 53. M-V-Hell MVVVVVV
- 58. NotificationModel Modelは通知可能でなければならない // 変更通知付きなモデル public class Enemy { // HPは変更あったら通知して他のところでなんか変化を起こすよね？ public IReactiveProperty<long> CurrentHp { get; private set; } // 死んだら通知起こすよね？ public IReadOnlyReactiveProperty<bool> IsDead { get; private set; } public Enemy(int initialHp) { // 死んだかどうかというのはHPが0以下になったら、で表現できる CurrentHp = new ReactiveProperty<long>(initialHp); IsDead = CurrentHp.Select(x => x <= 0).ToReadOnlyReactiveProperty(); } }
- 59. ReactiveProperty public class ReactivePresenter : MonoBehaviour { // ViewからのイベントをUIEventAsObservableで購読 Button button; Text textView; // ModelからのイベントをReactivePropertyで購読、SubscribeでViewにUpdate Enemy enemy; // 宣言的なUI記述 void Start() { // ボタンクリックでHPを減らす button.OnClickAsObservable().Subscribe(_ => enemy.CurrentHp.Value -= 99); // その変更を受けてUIに変更を戻す enemy.CurrentHp.SubscribeToText(textView); // とりあえず現在HPをTextに表示 // もし死んだらボタンクリックできないようにする enemy.IsDead.Select(isDead => !isDead).SubscribeToInteractable(button); } } ReactivePropertyは通知付きモデルの作成を補助 値自体が変更をIObservable<T>として通知
- 61. not databinding but databinding データバインディングっぽい Rxの力で、かなりそれらしい感触になる マクロがあればもっと整形できそうだけどC#はマクロないので 別にそこまでは必要じゃない 無理しない やはりゲームなのでパフォーマンスの読みやすさは必須 バインディングエンジン作成は一朝一夕でできない、それよりMV(R)Pはシンプ ルな、というか中間レイヤーはなにもないので挙動も読みやすくオーバヘッド もない 既に実績あるバインディングエンジンがあるなら、それに乗っかればいい ReactivePropertyはModelの作成を補助するのでMVVMのMやVMのレイヤーで十分使える
- 62. Conclusion
- 63. 資料紹介 Event processing at all scales with Reactive Extensions http://channel9.msdn.com/events/TechDays/Techdays-2014-the- Netherlands/Event-processing-at-all-scales-with-Reactive-Extensions 現時点でのRx入門の決定版といえる素晴らすぃVideo Bart氏は現在はMicrosoftのPrincipal Software Engineer（偉い） Cloud-Scale Event Processing Using Rx http://buildstuff14.sched.org/event/174c265e4ec350bd2e005b59bce0275e 激烈にAdvancedな内容 IReactiveProcessingModel, SubjectのDuality, 次世代のRx(3.0)などなど 更なる未来を見据えた内容なので是非一読を
- 64. まとめ LINQ to Everywhere Reactive Extensions is not only Asynchronous Reactive Extensions is not only Data-Binding Observable Everywhere データソースさえ見つかれば、そこにRxはある あとは無限の合成可能性を活かせばいい！ まず、データソースを探しだしてください