kvo本质探寻
一、概述
1.本文章内容，须参照本人的另一篇博客文章“class和object_getClass方法区别”加以理解；
2.基本使用：
//给实例对象instance添加观察者，监听该实例对象的某个属性值的变化
[self.per1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionOld | NSKeyValueObservingOptionNew context:@"per1"];
//监听值改变
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context { NSLog(@"监测到%@的属性%@已经改变%@---%@", object, keyPath, change, context); }
二、代码分析
1）添加kvo前后，类对象名称及其地址，以及setter方法地址对比：
//代码
- (void)test1 { Class per1Class1 = object_getClass(self.per1); Class per2Class2 = object_getClass(self.per2); NSLog(@"添加kvo之前---className：%@ %@ %p %p", per1Class1, per2Class2, per1Class1, per2Class2); NSLog(@"添加kvo之前---setter：%p %p", [self.per1 methodForSelector:@selector(setAge:)], [self.per2 methodForSelector:@selector(setAge:)]); //基本使用 [self.per1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionOld | NSKeyValueObservingOptionNew context:@"per1"]; Class per1Class3 = object_getClass(self.per1); Class per2Class4 = object_getClass(self.per2); NSLog(@"添加kvo之后---className：%@ %@ %p %p", per1Class3, per2Class4, per1Class3, per2Class4); NSLog(@"添加kvo之后---setter：%p %p", [self.per1 methodForSelector:@selector(setAge:)], [self.per2 methodForSelector:@selector(setAge:)]); }
//打印
2018-12-29 10:38:48.099671+0800 KVONatureSearch[1280:51086] 添加kvo之前---className：Person Person 0x105cbe058 0x105cbe058 2018-12-29 10:38:48.100035+0800 KVONatureSearch[1280:51086] 添加kvo之前---setter：0x105cbb5f0 0x105cbb5f0 2018-12-29 10:38:48.101003+0800 KVONatureSearch[1280:51086] 添加kvo之后---className：NSKVONotifying_Person Person 0x6000016ec900 0x105cbe058 2018-12-29 10:38:48.101183+0800 KVONatureSearch[1280:51086] 添加kvo之后---setter：0x1065a6cf2 0x105cbb5f0
分析：
1.self.per1添加kvo之前，类名为Person， 类对象地址为0x105cbe058，setter方法为0x105cbb5f0，self.per1和self.per2是一样的；
说明添加kvo之前，两个实例对象指向的是同一个类对象，而类对象在内存中仅有一份（仅创建一次）；
2.添加之后，self.per2对象依然指向之前的类对象，而self.per1指向的是一个新的类对象NSKVONotifying_Person，同时setter方法的地址也不一样；
2）添加kvo后，self.per1的isa指向的类对象的结构和self.per2的isa指向的类对象的机构的区别
//代码
- (void)test2 { //基本使用 [self.per1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionOld | NSKeyValueObservingOptionNew context:@"per1"]; [self fetchClassMethods:object_getClass(self.per1)]; [self fetchClassMethods:object_getClass(self.per2)]; }
//打印
2018-12-29 11:27:06.991414+0800 KVONatureSearch[1971:77513] NSKVONotifying_Person setAge:, class, dealloc, _isKVOA, 2018-12-29 11:27:06.991705+0800 KVONatureSearch[1971:77513] Person setAge:, age,
分析：
1.添加了kvo后的对象方法有四个：setAge:为属性的setter方法；class是一个对象方法（非类方法），这个方法有什么用，往后看；dealloc方法很好理解，销毁一些对象、内存管理等扫尾工作；_isKVOA字面理解为，即判断是否为kvo，返回一个BOOL值；
2.为什么NSKVONotifying_Person类对象中没有getter方法age，而只有setter方法setAge:，往下看；
//添加代码
struct lyb_objc_class *per1Class = (__bridge struct lyb_objc_class *)object_getClass(self.per1);
Class per2Class = object_getClass(self.per2);
Class per1Class2 = [self.per1 class];
//打断点
int i = 0;
//lldb模式：
(lldb) po per1Class NSKVONotifying_Person (lldb) po per2Class Person (lldb) p/x per2Class (Class) $2 = 0x00000001096ca178 Person (lldb) p/x per1Class->super_class (Class) $3 = 0x00000001096ca178 Person
(lldb) po per1Class2
Person
分析：
1.很显然NSKVONotifying_Person类对象的super_class指针指向的地址和Person类对象的地址是一样的，即NSKVONotifying_Person类是Person类的子类；
2.解决上述两个问题：
<1>NSKVONotifying_Person类为什么不复写getter方法age，因为没有需求，kvo的功能是监听属性值的改变，即对setter方法的监听，不需要监听getter方法，直接用父类的就行；
<2>class方法复写：问题是Person类并没有该方法，因为Person类继承自NSObject，点进去发现，class方法是NSObject的对象方法，如下图；
而上述class方法返回的类对象per1Class2却是Person，这就苹果公司复写class方法的原因：目的就是规避子类NSKVONotifying_Person暴露，让开发者认为实例对象添加kvo后依然是原来的类对象，所以class方法复写大概如下：
- (Class)class { return [Person class]; }
——其实本质上NSKVONotifying_Person类也是Person类，那为什么要动态创建这样一个子类呢，往下看；
3）实现原理：setter方法重写
//添加代码
- (void)test3 { //基本使用 [self.per1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionOld | NSKeyValueObservingOptionNew context:@"per1"]; }
//打断点
//打印
2018-12-29 14:45:28.687540+0800 KVONatureSearch[6798:210888] touchesBegan 2018-12-29 14:45:28.688275+0800 KVONatureSearch[6798:210888] 监测到<Person: 0x6000013aece0>的属性age已经改变{ kind = 1; new = 20; old = 1; }---per1
分析：
1.很显然，只有per1被监听到了值的改变，而per2没有被监听；经断点调试，per1和per2两个对象值的改变，均调用了setAge:方法；所以Person类方法本身没有问题，跟kvo监听没有任何关系；
2.如上述分析，per1的类对象为NSKVONotifying_Person，而per2的类对象为Person；而NSKVONotifying_Person为Person的子类，并对setAge:方法进行了重写；那么kvo监听方法（
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context）只能是在重写的setAge:方法中被调用，具体是如何实现的，往下看；
//探寻setAge:方法复写
//更改代码
- (void)test3 { NSLog(@"添加kvo之前---setAge：%p %p", [self.per1 methodForSelector:@selector(setAge:)], [self.per2 methodForSelector:@selector(setAge:)]); //基本使用 [self.per1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionOld | NSKeyValueObservingOptionNew context:@"per1"]; NSLog(@"添加kvo之后---setAge：%p %p", [self.per1 methodForSelector:@selector(setAge:)], [self.per2 methodForSelector:@selector(setAge:)]); //打断点 int i = 0; }
//lldb模式：
2018-12-29 15:05:41.938211+0800 KVONatureSearch[7276:226715] 添加kvo之前---setter：0x1012524a0 0x1012524a0 2018-12-29 15:05:41.938879+0800 KVONatureSearch[7276:226715] 添加kvo之后---setter：0x1015abcf2 0x1012524a0 (lldb) p (IMP)0x1012524a0 (IMP) $0 = 0x00000001012524a0 (KVONatureSearch`-[Person setAge:] at Person.m:13) (lldb) p (IMP)0x1015abcf2 (IMP) $1 = 0x00000001015abcf2 (Foundation`_NSSetIntValueAndNotify) (lldb)
分析：
1.per1添加kvo之后，其isa指针指向系统创建的NSKVONotifying_ Person类对象，并复写了父类Person中的setAge:方法，该方法中只有一个方法即_NSSetIntValueAndNotify——该方法是Foundation框架中的方法，是一个C语言函数；
2.那么，也就是说，kvo的监听方法（- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context）是通过该方法来通知的；
3.所以问题来了，又是如何通知的呢，又怎么会调用父类的setAge:方法呢？
————原因：_NSSetIntValueAndNotify是苹果封装好了的，内部实现无法看到，但是可以通过反编译工具（因为Foundation包编译时会生成）Hopper和命令行的形式加以查看，此处涉及逆向工程、越狱等操作，在此不再赘述，有兴趣的可以自己上网查看！
经过上述操作：_NSSetIntValueAndNotify的内部实现大概如下：
//伪代码
void _NSSetIntValueAndNotify() { [self willChangeValueForKey:@"age"]; [super setAge:age]; [self didChangeValueForKey:@"age"]; }
//实现流程验证
//添加代码
#import "Person.h" @implementation Person - (void)setAge:(int)age { if (_age != age) { _age = age; } NSLog(@"setAge:"); } //void _NSSetIntValueAndNotify() //{ // [self willChangeValueForKey:@"age"]; // [super setAge:age]; // [self didChangeValueForKey:@"age"]; //} - (void)willChangeValueForKey:(NSString *)key { [super willChangeValueForKey:key]; NSLog(@"willChangeValueForKey"); } - (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key { NSLog(@"didChangeValueForKey---begin"); [super didChangeValueForKey:key]; NSLog(@"didChangeValueForKey---end"); } @end
//打印
2018-12-29 15:46:27.642672+0800 KVONatureSearch[8236:258015] touchesBegan 2018-12-29 15:46:27.643455+0800 KVONatureSearch[8236:258015] willChangeValueForKey 2018-12-29 15:46:27.643583+0800 KVONatureSearch[8236:258015] setAge: 2018-12-29 15:46:27.643971+0800 KVONatureSearch[8236:258015] didChangeValueForKey---begin 2018-12-29 15:46:27.644371+0800 KVONatureSearch[8236:258015] 监测到<Person: 0x6000018951d0>的属性age已经改变{ kind = 1; new = 20; old = 1; }---per1 2018-12-29 15:46:27.644519+0800 KVONatureSearch[8236:258015] didChangeValueForKey---end
分析：
1.willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:是NSObject类的对象方法（类目扩展），用于监测实例对象属性值的改变；
2.我们通过在NSKVONotifying的父类Person中复写上述两个监听方法的结果可知，kvo监听方法的调用是在didChangeValueForKey:方法中进行——那么我们如何验证是不是在该方法中调用的呢，往下看；
//kvo监听方法调用验证
//改变代码
#import <Foundation/Foundation.h> NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN @interface Person : NSObject { @public int _age; } //@property (nonatomic, assign) int age; @end NS_ASSUME_NONNULL_END
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event { NSLog(@"touchesBegan"); [self.per1 willChangeValueForKey:@"age"]; // self.per1.age = 20; self.per1->_age = 20; // [self.per1 didChangeValueForKey:@"age"]; // self.per1.age = 30; }
说明：
<1>此处不用@property来定义变量（我们知道，OC对象的本质是结构体，属性即为结构体中的成员，@property关键字在定义成员变量的同时，还为该成员变量在编译阶段由编译器自动生成setter和getter方法，当然如果程序中手动实现了setter和getter方法，则编译器会优先使用而不重新生成setter和getter方法——此处多说了两句，见谅！），而是直接定义成员变量；
<2>因为系统默认是@protected属性，所以需要设置成@public属性，才能供外部访问；
<3>此处不走setter方法，改用手动调用；
//打印
2018-12-29 15:59:06.901408+0800 KVONatureSearch[8524:267481] touchesBegan 2018-12-29 15:59:06.901698+0800 KVONatureSearch[8524:267481] willChangeValueForKey
分析：[self.per1 didChangeValueForKey:@"age"];把该句代码注释后，发现kvo的监听方法并没有触发，那么我们把它打开再看一下；
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event { NSLog(@"touchesBegan"); [self.per1 willChangeValueForKey:@"age"]; // self.per1.age = 20; self.per1->_age = 20; //打开了 [self.per1 didChangeValueForKey:@"age"]; // self.per1.age = 30; }
//打印
2018-12-29 16:16:24.961333+0800 KVONatureSearch[8929:280490] touchesBegan 2018-12-29 16:16:24.961609+0800 KVONatureSearch[8929:280490] willChangeValueForKey 2018-12-29 16:16:24.961901+0800 KVONatureSearch[8929:280490] didChangeValueForKey---begin 2018-12-29 16:16:24.962212+0800 KVONatureSearch[8929:280490] 监测到<Person: 0x600003a10850>的属性age已经改变{ kind = 1; new = 20; old = 1; }---per1 2018-12-29 16:16:24.962343+0800 KVONatureSearch[8929:280490] didChangeValueForKey---end
分析：kvo监听方法触发成功；
三、结论
kvo的本质：给实例对象添加观察者时，系统自动创建一个添加前该实例对象所属类的子类NSKVONotifying_Person，该子类通过对父类setter方法的复写（Foundation中封装的方法_NSSetXXXValueAndNotify，由C语言实现）来触发kvo的监听方法（- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context），实现流程为：
void _NSSetIntValueAndNotify() { [self willChangeValueForKey:@"age"]; [super setAge:age]; [self didChangeValueForKey:@"age"];//kvo的监听方法在该方法中被触发 }
//补充：
1.didChangeValueForKey：和willChangeValueForKey:跟_NSSetIntValueAndNotify()方法一样，是被苹果封装好了的，内部实现无法查看；
2.所谓的“手动触发kvo”：即直接用实例对象调用上述两个监听方法，值不改变（否则，就直接走setter方法了）
//代码
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event { NSLog(@"touchesBegan"); [self.per1 willChangeValueForKey:@"age"]; // self.per1.age = 20; // self.per1->_age = 20; //打开了 [self.per1 didChangeValueForKey:@"age"]; // self.per1.age = 30; }
//打印
2018-12-29 16:33:46.980240+0800 KVONatureSearch[9336:293844] touchesBegan 2018-12-29 16:33:46.980597+0800 KVONatureSearch[9336:293844] willChangeValueForKey 2018-12-29 16:33:46.980711+0800 KVONatureSearch[9336:293844] didChangeValueForKey---begin 2018-12-29 16:33:46.981061+0800 KVONatureSearch[9336:293844] 监测到<Person: 0x6000027b0840>的属性age已经改变{ kind = 1; new = 1; old = 1; }---per1 2018-12-29 16:33:46.981204+0800 KVONatureSearch[9336:293844] didChangeValueForKey---end
