iOS 底层原理 ｜ KVO
一、KVO 概述
KVO，(Key-Value Observing)，即键值监听，是一种机制，允许注册成为其他对象的观察者，当被观察对象的某个属性值发生改变时，注册的观察者便能获得通知。
二、KVO 基本使用
必须执行以下步骤，才能使对象接收
KVO兼容属性通知的键值：
- 将观察者注册到观察对象上 使用这个方法：
addObserver:forKeyPath:options:context:。- 实现
observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:来接收观察者内部值的变化的通知消息。- 在观察者从内存释放之前，调用
removeObserver:forKeyPath:来移除观察者。
- 1. 注册观察者
- (void)addObserver:(NSObject *)observer
forKeyPath:(NSString *)keyPath
options:(NSKeyValueObservingOptions)options
context:(nullable void *)context;
- 2. 注册观察者
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath
ofObject:(id)object
change:(NSDictionary *)change
context:(void *)context;
- 3. 注销观察者
- (void)removeObserver:(NSObject *)observer
forKeyPath:(NSString *)keyPath;
1. 基本使用
首先有一个 Person 类，只有一个 name 属性，代码如下：
@interface Person : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@end
@implementation Person
@end
ViewController.m 中：
@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) Person *person;
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
_person = [Person alloc];
// 注册 self 也就是 controller 为自己的观察者
[_person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
}
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
_person.name = @"哈哈";
}
// 响应方法
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
NSLog(@"%@ - %@ - %@",keyPath,object,change);
}
// 移除观察者
- (void)dealloc{
[_person removeObserver:self forKeyPath:@"name"];
}
@end
点击屏幕，控制台输出：
2021-01-18 15:59:15.571749+0800 KVO[3322:245856] name - <Person: 0x6000008c0350> - {
kind = 1;
new = "\U54c8\U54c8";
old = "<null>";
}
NSKeyValueChange 值：
typedef NS_ENUM(NSUInteger, NSKeyValueChange) {
NSKeyValueChangeSetting = 1,//设值
NSKeyValueChangeInsertion = 2,//插入
NSKeyValueChangeRemoval = 3,//移除
NSKeyValueChangeReplacement = 4,//替换
};
2. 手动触发 observer 回调
我们改变了 name 的值，就自动触发了 observer 回调，但是有时候我们并不一定每一次都通知，比如满足某一个条件的时候，才想着通知一下。
我们先在 Person 中添加一个方法，关闭自动触发：
// 对所有的都关闭
//+ (BOOL)automaticallyNotifiesObserversOfName {
// return NO;
//}
// 可以对某个指定key 关闭
+(BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key {
if([key isEqualToString:@"name"]){
NSLog(@"关闭了自动触发");
return NO;
}
return YES;
}
在 person.name 赋值的地方添加上手动触发的代码：
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
// name 的值即将改变
[_person willChangeValueForKey:@"name"];
_person.name = @"哈哈";
// name的值改变完成
[_person didChangeValueForKey:@"name"];
}
3. 观察属性.属性的变化
Person 类中有 Dog 属性，Dog 类中有 age 属性，观察 age 的变化如下：
[_person addObserver:self forKeyPath:@"dog.age" options:(NSKeyValueObservingOptionNew) context:nil];
4. 观察多个属性变化
给 Person 类中再添加两个属性：firstName 和 lastName，它们两个是 name 的组成，当给 name 添加监听时，当 firstName 和 lastName 任意一个变化，都要收到通知：
- 在
Person类中加入类方法+ keyPathsForValuesAffectingValueForKey，返回一个容器。 - 注册观察
Person的name属性，这样就可以在firstName和lastName变化时，也收到相应的回调。
+ (NSSet<NSString *> *)keyPathsForValuesAffectingName {
NSSet *keyPaths = [NSSet setWithArray:@[@"firstName",@"lastName"]];
return keyPaths;
}
4. 观察可变数组变化
Person 添加一个可变数组属性，当向这个可变数组添加数据时，是不会调用 setter 方法的，也不会触发 KVO 的回调，代码如下：
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
_person = [Person alloc];
// sons是一个可变数组
_person.sons = [@[] mutableCopy];
// 观察 sons 的变化
[_person addObserver:self forKeyPath:@"sons" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
}
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
// sons添加元素
[_person.sons addObject:@"lili"];
}
直接通过 [_person.sons addObject:@"lili"]; 无法触发 KVO 回调，针对于可变数组的集合类型，需要通过 mutableArrayValueForKey 方法将元素添加到可变数组中，才能触发 KVO 回调，将添加元素的代码改为如下代码即可：
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
[[_person mutableArrayValueForKey:@"sons"] addObject:@"lili"];
}
三、KVO 底层探索
KVO使用isa-swizzling技术实现自动键值观察。
- 该isa指针，指向对象的类，它保持一个调度表。该分派表实质上包含指向该类实现的方法的指针以及其他数据。
- 当为对象的属性注册观察者时，将修改观察对象的 isa 指针，指向中间类而不是真实类。结果，isa 指针的值不一定反映实例的实际类。
- 您永远不要依靠 isa 指针来确定类成员。相反，您应该使用该
[ class]方法确定对象实例的类。
1. 验证 KVO 只对属性观察
- 随意创建一个 Project ，创建一个类，类拥有一个属性，一个成员变量。
- 实例化一个类的对象，并添加属性和成员变量的观察者都为
ViewController。 - 添加
touchBegin方法，做到点击屏幕，就让属性和实例变量都发生变化。 KVO观察的是拥有setter方法的变量，可以是成员变量，但是必须使用KVC进行赋值，属性则是可以直接赋值进行观察的。
（注：具体验证自行实现）
2. 验证 KVO 中间类
根据官方文档描述，在注册 KVO 观察者后，观察对象的 isa 指针会发生改变，指向了一个中间类。
注册前后类名对比：
获取NSKVONotifying_Person类的父类，可以看到是 Person，NSKVONotifying_Person 是 Person 的子类：
我们也可以通过以下代码获取类信息：
- (void)printClassAllMethod:(Class)cls{
unsigned int count = 0;
Method *methodList = class_copyMethodList(cls, &count);
for (int i = 0; i<count; i++) {
Method method = methodList[I];
SEL sel = method_getName(method);
IMP imp = class_getMethodImplementation(cls, sel);
NSLog(@"%@-%p",NSStringFromSelector(sel),imp);
}
free(methodList);
}
///// 调用
[self printClassAllMethod:objc_getClass("NSKVONotifying_Person")];
得：
2021-01-18 20:47:41.791402+0800 KVO[4396:407755] setNickName:-0x10918c54b
2021-01-18 20:47:41.791516+0800 KVO[4396:407755] class-0x10918afd5
2021-01-18 20:47:41.791612+0800 KVO[4396:407755] dealloc-0x10918ad3a
2021-01-18 20:47:41.791706+0800 KVO[4396:407755] _isKVOA-0x10918ad32
NSKVONotifying_Person 类拥有着4个方法：
setXxx: 重写被观察的属性的set方法。class: 重写自己的class方法。dealloc: 重写自己的dealloc方法。_isKVOA: 判断是不是KVO生成的中间类。
在进行了 KVO 观察之后的对象，它的 isa 再指向的就是 NSKVONotifying_xxx 这个类，做的改变都会找到 NSKVONotifying_xxx 的 set 方法来对属性进行更改。
NSKVONotifying_xxx 这个中间子类会重写父类的 setter 、dealloc 、 class 方法。并且当观察者注销后，中间类不会被销毁，而是缓存起来，有需要的时候直接调用，减少了下次再添加观察者的时候的开支。
