刨根问底KVO原理
介绍
KVO( NSKeyValueObserving )是一种监测对象属性值变化的观察者模式机制。其特点是无需事先修改被观察者代码，利用 runtime 实现运行中修改某一实例达到目的，保证了未侵入性。
A对象指定观察B对象的属性后，当属性发生变更，A对象会收到通知，获取变更前以及变更的状态，从而做进一步处理。
在实际生产环境中，多用于应用层观察模型层数据变动，接收到通知后更新，从而达成比较好的设计模式。
另一种常用的用法是 Debug，通过观察问题属性的变化，追踪问题出现的堆栈，更有效率的解决问题。
应用
观察回调
- (void)observeValueForKeyPath:(nullable NSString *)keyPath
ofObject:(nullable id)object
change:(nullable NSDictionary<NSKeyValueChangeKey, id> *)change
context:(nullable void *)context;
观察者需要实现这个方法来接受回调，其中keyPath 是 KVC 路径， object 是观察者，context 区分不同观察的标识。
改变字典
最关键的是改变字典，其中包含了 NSKeyValueChangeKey，通过预定义的字符串来获取特定的数值。
typedef NSString * NSKeyValueChangeKey NS_STRING_ENUM;
FOUNDATION_EXPORT NSKeyValueChangeKey const NSKeyValueChangeKindKey;
FOUNDATION_EXPORT NSKeyValueChangeKey const NSKeyValueChangeNewKey;
FOUNDATION_EXPORT NSKeyValueChangeKey const NSKeyValueChangeOldKey;
FOUNDATION_EXPORT NSKeyValueChangeKey const NSKeyValueChangeIndexesKey;
FOUNDATION_EXPORT NSKeyValueChangeKey const NSKeyValueChangeNotificationIsPriorKey
NSKeyValueChangeKindKey 中定义的是改变的类型，如果调用的是Setter方法，那就是NSKeyValueChangeSetting。
剩余的三种分别是插入、删除、替换，当观察的属性属于集合类（这点会在之后讲），变动时就会通知这些类型。
typedef NS_ENUM(NSUInteger, NSKeyValueChange) {
NSKeyValueChangeSetting = 1,
NSKeyValueChangeInsertion = 2,
NSKeyValueChangeRemoval = 3,
NSKeyValueChangeReplacement = 4,
};
NSKeyValueChangeNewKey 获取变更的最新值，NSKeyValueChangeOldKey 获取原始数值。
NSKeyValueChangeIndexesKey 如果观察的是集合，那这个键值返回索引集合。
NSKeyValueChangeNotificationIsPriorKey 如果设置了接受提前通知，那么修改之前会先发送通知，修改后再发一次。为了区分这两次，第一次会带上这个键值对，其内容为 @1。
字符串枚举
在注册类型时，苹果使用了NS_STRING_ENUM宏。
虽然这个宏在ObjC下毫无作用，但是对于Swift有优化
，上面的定义会变成这样。
enum NSKeyValueChangeKey: String {
case kind
case new
case old
case indexes
case notificationIsPrior
}
let dict: [NSKeyValueChangeKey : Any] = [......]
let kind = dict[.kind] as! Number
字符串枚举对于使用来说是非常直观和安全的。
添加与删除
对于普通对象，使用这两个方法就能注册与注销观察。
- (void)addObserver:(NSObject *)observer
forKeyPath:(NSString *)keyPath
options:(NSKeyValueObservingOptions)options
context:(nullable void *)context;
- (void)removeObserver:(NSObject *)observer
forKeyPath:(NSString *)keyPath
context:(nullable void *)context;
可以设置多种观察模式来匹配需求。
typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, NSKeyValueObservingOptions) {
//可以收到新改变的数值
NSKeyValueObservingOptionNew = 0x01,
//可以收到改变前的数值
NSKeyValueObservingOptionOld = 0x02,
//addObserver后立刻触发通知，只有new，没有old
NSKeyValueObservingOptionInitial = 0x04,
//会在改变前与改变后发送两次通知
//改变前的通知带有notificationIsPrior=@1，old
NSKeyValueObservingOptionPrior = 0x08
};
由于不符合 KVC 的访问器标准，苹果规定 NSArray NSOrderedSet NSSet 不可以执行 addObserver 方法，不然会抛出异常。针对 NSArray 有特殊的方法，如下
- (void)addObserver:(NSObject *)observer
toObjectsAtIndexes:(NSIndexSet *)indexes
forKeyPath:(NSString *)keyPath
options:(NSKeyValueObservingOptions)options
context:(nullable void *)context;
- (void)removeObserver:(NSObject *)observer
fromObjectsAtIndexes:(NSIndexSet *)indexes
forKeyPath:(NSString *)keyPath
context:(nullable void *)context;
主要的区别在于多了一个ObjectsAtIndexes，其实做的事情是一样的，根据索引找到对象，再逐一建立观察关系。
原理
Runtime
NSKeyValueObserving 与 NSKeyValueCoding 一起定义在 Foundation 库，而这个库是不开源的，我们先从苹果开发者文档中获取信息。
Automatic key-value observing is implemented using a technique called isa-swizzling.
看描述猜测苹果应该是通过重新设置被观察者的 Class (isa 中包含 Class 信息)，该类继承了原类并且重载属性的 Setter 方法，添加发通知的操作达到目的。
@interface ConcreteSubject : NSObject
@property (nonatomic, strong) id obj;
@end
ConcreteSubject *sub = [ConcreteSubject new];
NSLog(@"%s", class_getName(object_getClass(sub)));
//改变前 outprint--> ConcreteSubject
[sub addObserver:self forKeyPath:@"obj" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];
//执行观察方法
NSLog(@"%s", class_getName(object_getClass(sub)));
//改变后 outprint--> NSKVONotifying_ConcreteSubject
NSLog(@"%s", class_getName(object_getClass(class_getSuperclass(cls))));
//获取超类名 outprint--> ConcreteSubject
NSLog(@"%s", class_getName(sub.class));
//获取类名 outprint--> ConcreteSubject
class_getMethodImplementation(cls, @selector(setObj:));
//imp = (IMP)(Foundation`_NSSetObjectValueAndNotify)
class_getMethodImplementation(cls, @selector(class));
//imp = (IMP)(Foundation`NSKVOClass)
试了一下果然 Class 被替换了，变成加了 NSKVONotifying_ 前缀的新类。
新类继承自原类，但是这个类的 class 方法返回的还是原类，这保证了外部逻辑完整。
反编译源码
通过 Runtime ，我们只能知道 KVO 使用了一个继承了原类的类，并且替换了原方法的实现，setObj: = _NSSetObjectValueAndNotify class = _NSKVOClass。如果我们想进一步了解详情，只能通过反编译 Foundation 来查找汇编代码。
这里我使用了
Hopper工具，分析的二进制文件路径是/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/Library/CoreSimulator/Profiles/Runtimes/iOS.simruntime/Contents/Resources/RuntimeRoot/System/Library/Frameworks/Foundation.framework/Foundation
替换的实现
//伪代码，仅供理解
void _NSKVOClass(id self, SEL _cmd) {
Class cls = object_getClass(self);
Class originCls = __NSKVONotifyingOriginalClassForIsa(cls);
if (cls != originCls) {
return [originCls class];
} else {
Method method = class_getInstanceMethod(cls, _cmd);
return method_invoke(self, method);
}
}
先看原 class 方法，获取了当前类和原类，如果不一致就返回原类，如果一致就执行原 class 实现。
//伪代码，仅供理解
void __NSSetObjectValueAndNotify(id self, SEL _cmd, id value) {
//获取额外的变量
void *indexedIvars = object_getIndexedIvars(object_getClass(self));
//加锁
pthread_mutex_lock(indexedIvars + 0x20);
//从SEL获取KeyPath
NSString *keyPath = [CFDictionaryGetValue(*(indexedIvars) + 0x18), _cmd) copyWithZone:0x0];
//解锁
pthread_mutex_unlock(indexedIvars + 0x20);
//改变前发通知
[self willChangeValueForKey:keyPath];
//实现Setter方法
IMP imp = class_getMethodImplementation(*indexedIvars, _cmd);
(imp)(self, _cmd, value);
//改变后发通知
[self didChangeValueForKey:keyPath];
}
再看改变后的 Setter 方法，其中 indexedIvars 是原类之外的成员变量，第一个指针是改变后的类，0x20 的偏移量是线程锁，0x18 地址储存了改变过的方法字典。
在执行原方法实现前调用了 willChangeValueForKey 发起通知，同样在之后调用 didChangeValueForKey。
添加观察方法
那么是在哪个方法中替换的实现呢？先看 [NSObject addObserver:forKeyPath:options:context:] 方法。
//伪代码，仅供理解
void -[NSObject addObserver:forKeyPath:options:context:]
(void * self, void * _cmd, void * arg2, void * arg3, unsigned long long arg4, void * arg5) {
pthread_mutex_lock(__NSKeyValueObserverRegistrationLock);
*__NSKeyValueObserverRegistrationLockOwner = pthread_self();
rax = object_getClass(self);
rax = _NSKeyValuePropertyForIsaAndKeyPath(rax, arg3);
[self _addObserver:arg2 forProperty:rax options:arg4 context:arg5];
*__NSKeyValueObserverRegistrationLockOwner = 0x0;
pthread_mutex_unlock(__NSKeyValueObserverRegistrationLock);
return;
}
方法很简单，根据 KeyPath 获取具体属性后进一步调用方法。由于这个方法比较长，我特地整理成 ObjC 代码，方便大家理解。
//伪代码，仅供理解
- (void *)_addObserver:(id)observer
forProperty:(NSKeyValueProperty *)property
options:(NSKeyValueObservingOptions)option
context:(void *)context {
//需要注册通知
if (option & NSKeyValueObservingOptionInitial) {
//获取属性名路径
NSString *keyPath = [property keyPath];
//解锁
pthread_mutex_unlock(__NSKeyValueObserverRegistrationLock);
//如果注册了获得新值，就获取数值
id value = nil;
if (option & NSKeyValueObservingOptionNew) {
value = [self valueForKeyPath:keyPath];
if (value == nil) {
value = [NSNull null];
}
}
//发送注册通知
_NSKeyValueNotifyObserver(observer, keyPath, self, context, value,
0 /*originalObservable*/, 1 /*NSKeyValueChangeSetting*/);
//加锁
pthread_mutex_lock(__NSKeyValueObserverRegistrationLock);
}
//获取属性的观察信息
Info *info = __NSKeyValueRetainedObservationInfoForObject(self, property->_containerClass);
//判断是否需要获取新的数值
id _additionOriginalObservable = nil;
if (option & NSKeyValueObservingOptionNew) {
//0 x15没有找到定义，猜测为保存是否可观察的数组
id tsd = _CFGetTSD(0x15);
if (tsd != nil) {
_additionOriginalObservable = *(tsd + 0x10);
}
}
//在原有信息上生成新的信息
Info *newInfo = __NSKeyValueObservationInfoCreateByAdding
(info, observer, property, option, context, _additionOriginalObservable, 0, 1);
//替换属性的观察信息
__NSKeyValueReplaceObservationInfoForObject(self, property->_containerClass, info, newInfo);
//属性添加后递归添加关联属性
[property object:self didAddObservance:newInfo recurse:true];
//获取新的isa
Class cls = [property isaForAutonotifying];
if ((cls != NULL) && (object_getClass(self) != cls)) {
//如果是第一次就替换isa
object_setClass(self, cls);
}
//释放观察信息
[newInfo release];
if (info != nil) {
[info release];
}
return;
}
其中有可能替换方法实现的步骤是获取 isa 的时候，猜测当第一次创建新类的时候，会注册新的方法，接着追踪 isaForAutonotifying 方法。
获取观察类
void * -[NSKeyValueUnnestedProperty _isaForAutonotifying]
(void * self, void * _cmd) {
rbx = self;
r14 = *_OBJC_IVAR_$_NSKeyValueProperty._containerClass;
if ([*(rbx + r14)->_originalClass
automaticallyNotifiesObserversForKey:rbx->_keyPath] != 0x0) {
r14 = __NSKeyValueContainerClassGetNotifyingInfo(*(rbx + r14));
if (r14 != 0x0) {
__NSKVONotifyingEnableForInfoAndKey(r14, rbx->_keyPath);
rax = *(r14 + 0x8);
}
else {
rax = 0x0;
}
}
else {
rax = 0x0;
}
return rax;
}
立刻发现了熟悉的方法！
automaticallyNotifiesObserversForKey: 是一个类方法，如果你不希望某个属性被观察，那么就设为 NO，isa 返回是空也就宣告这次添加观察失败。
如果一切顺利的话，将会执行__NSKVONotifyingEnableForInfoAndKey(info, keyPath) 改变 class 的方法，最终返回其 isa。
实质替换方法
由于该方法实在太长，且使用了goto不方便阅读，所以依旧整理成伪代码。
//伪代码，仅供理解
int __NSKVONotifyingEnableForInfoAndKey(void *info, id keyPath) {
//线程锁加锁
pthread_mutex_lock(info + 0x20);
//添加keyPath到数组
CFSetAddValue(*(info + 0x10), keyPath);
//解锁
pthread_mutex_unlock(info + 0x20);
//判断原类实现能不能替换
Class originClass = *info;
MethodClass *methodClass =
__NSKeyValueSetterForClassAndKey(originClass, keyPath, originClass);
if (![methodClass isKindOfClass:[NSKeyValueMethodSetter class]]) {
swizzleMutableMethod(info, keyPath);
return;
}
//判断Setter方法返回值
Method method = [methodClass method];
if (*(int8_t *)method_getTypeEncoding(method) != _C_VOID) {
_NSLog(@"KVO autonotifying only supports -set<Key>: methods that return void.");
swizzleMutableMethod(info, keyPath);
return;
}
//获取Setter方法参数
char *typeEncoding = method_copyArgumentType(method, 0x2);
char type = sign_extend_64(*(int8_t *)typeEncoding);
SEL sel;//根据参数类型选择替换的方法
switch (type) {
case _C_BOOL: sel = __NSSetBoolValueAndNotify;
case _C_UCHR: sel = __NSSetUnsignedCharValueAndNotify;
case _C_UINT: sel = __NSSetUnsignedIntValueAndNotify;
case _C_ULNG: sel = __NSSetUnsignedLongValueAndNotify;
case _C_ULNG_LNG: sel = __NSSetUnsignedLongLongValueAndNotify;
case _C_CHR: sel = __NSSetCharValueAndNotify;
case _C_DBL: sel = __NSSetDoubleValueAndNotify;
case _C_FLT: sel = __NSSetFloatValueAndNotify;
case _C_INT: sel = __NSSetIntValueAndNotify;
case _C_LNG: sel = __NSSetLongValueAndNotify;
case _C_LNG_LNG: sel = __NSSetLongLongValueAndNotify;
case _C_SHT: sel = __NSSetShortValueAndNotify;
case _C_USHT: sel = __NSSetUnsignedShortValueAndNotify;
case _C_LNG_LNG: sel = __NSSetLongLongValueAndNotify;
case _C_ID: sel = __NSSetObjectValueAndNotify;
case "{CGPoint=dd}": sel = __NSSetPointValueAndNotify;
case "{_NSRange=QQ}": sel = __NSSetRangeValueAndNotify;
case "{CGRect={CGPoint=dd}{CGSize=dd}}": sel = __NSSetRectValueAndNotify;
case "{CGSize=dd}": sel = __NSSetSizeValueAndNotify;
case *_NSKeyValueOldSizeObjCTypeName: sel = __CF_forwarding_prep_0;
default;
}
//不支持的参数类型打印错误信息
if (sel == NULL) {
_NSLog(@"KVO autonotifying only supports -set<Key>: methods that take id,
NSNumber-supported scalar types, and some NSValue-supported structure types.")
swizzleMutableMethod(info, keyPath);
return;
}
//替换方法实现
SEL methodSel = method_getName(method);
_NSKVONotifyingSetMethodImplementation(info, methodSel, sel, keyPath);
if (sel == __CF_forwarding_prep_0) {
_NSKVONotifyingSetMethodImplementation(info, @selector(forwardInvocation:),
_NSKVOForwardInvocation, false);
Class cls = *(info + 0x8);
SEL newSel = sel_registerName("_original_" + sel_getName(methodSel));
Imp imp = method_getImplementation(method);
TypeEncoding type = method_getTypeEncoding(method);
class_addMethod(cls, newSel, imp, type);
}
swizzleMutableMethod(info, keyPath);
}
可以表述为根据 Setter 方法输入参数类型，匹配合适的 NSSetValueAndNotify 实现来替换，从而实现效果。
那么 swizzleMutableMethod 是干嘛的呢？
//替换可变数组集合的方法
int swizzleMutableMethod(void *info, id keyPath) {
//NSKeyValueArray
CFMutableSetRef getterSet = __NSKeyValueMutableArrayGetterForIsaAndKey(*info, keyPath);
if ([getterSet respondsToSelector:mutatingMethods]) {
mutatingMethods methodList = [getterSet mutatingMethods];
replace methodList->insertObjectAtIndex _NSKVOInsertObjectAtIndexAndNotify
replace methodList->insertObjectsAtIndexes _NSKVOInsertObjectsAtIndexesAndNotify
replace methodList->removeObjectAtIndex _NSKVORemoveObjectAtIndexAndNotify
replace methodList->removeObjectsAtIndexes _NSKVORemoveObjectsAtIndexesAndNotify
replace methodList->replaceObjectAtIndex _NSKVOReplaceObjectAtIndexAndNotify
replace methodList->replaceObjectsAtIndexes _NSKVOReplaceObjectsAtIndexesAndNotify
}
//NSKeyValueOrderedSet
getterSet = __NSKeyValueMutableOrderedSetGetterForIsaAndKey(*info, keyPath);
if ([getterSet respondsToSelector:mutatingMethods]) {
mutatingMethods methodList = [getterSet mutatingMethods];
replace methodList->insertObjectAtIndex _NSKVOInsertObjectAtIndexAndNotify
replace methodList->insertObjectsAtIndexes _NSKVOInsertObjectsAtIndexesAndNotify
replace methodList->removeObjectAtIndex _NSKVORemoveObjectAtIndexAndNotify
replace methodList->removeObjectsAtIndexes _NSKVORemoveObjectsAtIndexesAndNotify
replace methodList->replaceObjectAtIndex _NSKVOReplaceObjectAtIndexAndNotify
replace methodList->replaceObjectsAtIndexes _NSKVOReplaceObjectsAtIndexesAndNotify
}
//NSKeyValueSet
getterSet = __NSKeyValueMutableSetGetterForClassAndKey(*info, keyPath);
if ([getterSet respondsToSelector:mutatingMethods]) {
mutatingMethods methodList = [getterSet mutatingMethods];
replace methodList->addObject _NSKVOAddObjectAndNotify
replace methodList->intersectSet _NSKVOIntersectSetAndNotify
replace methodList->minusSet _NSKVOMinusSetAndNotify
replace methodList->removeObject _NSKVORemoveObjectAndNotify
replace methodList->unionSet _NSKVOUnionSetAndNotify
}
//改变新类的方法缓存
__NSKeyValueInvalidateCachedMutatorsForIsaAndKey(*(info + 0x8), keyPath);
return rax;
}
前面提到的都是一对一，那如果我想观察一对多的集合类呢？就是通过 KVC 中的 mutableArrayValueForKey: 返回一个代理集合，改变这些代理类的实现做到的。具体的例子之后会介绍。
创建新类
还有一个疑问就是替换的类是怎么创建的？具体方法在 __NSKVONotifyingEnableForInfoAndKey 中实现。
//伪代码，仅供理解
int __NSKVONotifyingCreateInfoWithOriginalClass(Class cls) {
//拼接新名字
const char *name = class_getName(cls);
int length = strlen(r12) + 0x10;//16是NSKVONotifying_的长度
char *newName = malloc(length);
__strlcpy_chk(newName, "NSKVONotifying_", length, -1);
__strlcat_chk(newName, name, length, -1);
//生成一个继承原类的新类
Class newCls = objc_allocateClassPair(cls, newName, 0x68);
free(newName);
if (newCls != NULL) {
objc_registerClassPair(newCls);
//获取额外的实例变量表
void *indexedIvars = object_getIndexedIvars(newCls);
*indexedIvars = cls; //记录原isa
*(indexedIvars + 0x8) = newCls; //记录新isa
//新建一个集合，保存观察的keyPath
*(indexedIvars + 0x10) = CFSetCreateMutable(0x0, 0x0, _kCFCopyStringSetCallBacks);
//新建一个字典，保存改变过的SEL
*(indexedIvars + 0x18) = CFDictionaryCreateMutable(0x0, 0x0, 0x0,
_kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
//新建一个线程锁
pthread_mutexattr_init(var_38);
pthread_mutexattr_settype(var_38, 0x2);
pthread_mutex_init(indexedIvars + 0x20, var_38);
pthread_mutexattr_destroy(var_38);
//获取NSObject类默认的实现
if (*__NSKVONotifyingCreateInfoWithOriginalClass.NSObjectIMPLookupOnce == NULL) {
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
*__NSKVONotifyingCreateInfoWithOriginalClass.NSObjectWillChange =
class_getMethodImplementation([NSObject class],
@selector(willChangeValueForKey:));
*__NSKVONotifyingCreateInfoWithOriginalClass.NSObjectDidChange =
class_getMethodImplementation([NSObject class],
@selector(didChangeValueForKey:));
});
}
//设置是否替换过ChangeValue方法的flag
BOOL isChangedImp = YES;
if (class_getMethodImplementation(cls, @selector(willChangeValueForKey:)) ==
*__NSKVONotifyingCreateInfoWithOriginalClass.NSObjectWillChange) {
BOOL isChangedDidImp =
class_getMethodImplementation(cls, @selector(didChangeValueForKey:))
!=
*__NSKVONotifyingCreateInfoWithOriginalClass.NSObjectDidChange;
isChangedImp = isChangedDidImp ? YES : NO;
}
*(int8_t *)(indexedIvars + 0x60) = isChangedImp;
//使用KVO的实现替换原类方法
_NSKVONotifyingSetMethodImplementation(indexedIvars, @selector(_isKVOA),
_NSKVOIsAutonotifying, false/*是否需要保存SEL到字典*/);
_NSKVONotifyingSetMethodImplementation(indexedIvars, @selector(dealloc),
_NSKVODeallocate, false);
_NSKVONotifyingSetMethodImplementation(indexedIvars, @selector(class),
_NSKVOClass, false);
}
return newCls;
}
建立关系
还有一种情况就是观察的属性依赖于多个关系，比如 color 可能依赖于 r g b a，其中任何一个改变，都需要通知 color 的变化。
建立关系的方法是
+ (NSSet *)keyPathsForValuesAffectingValueForKey:(NSString *)key
或 + (NSSet *)keyPathsForValuesAffecting<key>
返回依赖键值的字符串集合
//伪代码
+ (NSSet *)keyPathsForValuesAffectingValueForKey:(NSString *)key {
char *str = "keyPathsForValuesAffecting" + key;
SEL sel = sel_registerName(str);
Method method = class_getClassMethod(self, sel);
if (method != NULL) {
result = method_invoke(self, method);
} else {
result = [self _keysForValuesAffectingValueForKey:key];
}
return result;
}
还记得之前在 _addObserver 方法中有这段代码吗？
//属性添加后递归添加关联属性
[property object:self didAddObservance:newInfo recurse:true];
其中 NSKeyValueProperty 也是一个类簇，具体分为 NSKeyValueProperty NSKeyValueComputedProperty NSKeyValueUnnestedProperty NSKeyValueNestedProperty，从名字也看出 NSKeyValueNestedProperty 是指嵌套子属性的属性类，那我们观察下他的实现。
//伪代码
- (void)object:(id)obj didAddObservance:(id)info recurse:(BOOL)isRecurse {
if (self->_isAllowedToResultInForwarding != nil) {
//获得关系键
relateObj = [obj valueForKey:self->_relationshipKey];
//注册所有关系通知
[relateObj addObserver:info
forKeyPath:self->_keyPathFromRelatedObject
options:info->options
context:nil];
}
//再往下递归
[self->_relationshipProperty object:obj didAddObservance:info recurse:isRecurse];
}
至此，实现的大致整体轮廓比较了解了，下面会讲一下怎么把原理运用到实际。
应用原理
手动触发
当 +(BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key 返回是 YES，那么注册的这个 Key 就会替换对应的 Setter ，从而在改变的时候调用 -(void)willChangeValueForKey:(NSString *)key 与 -(void)didChangeValueForKey:(NSString *)key 发送通知给观察者。
那么只要把自动通知设为 NO，并代码实现这两个通知方法，就可以达到手动触发的要求。
+ (BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key {
if ([key isEqualToString:@"object"]) {
return false;
}
return [super automaticallyNotifiesObserversForKey:key];
}
- (void)setObject:(NSObject *)object {
if (object != _object) {
[self willChangeValueForKey:@"object"];
_object = object;
[self didChangeValueForKey:@"object"];
}
}
如果操作的是之前提到的集合对象，那么实现的方法就需要变为
- (void)willChange:(NSKeyValueChange)changeKind
valuesAtIndexes:(NSIndexSet *)indexes
forKey:(NSString *)key;
- (void)didChange:(NSKeyValueChange)changeKind
valuesAtIndexes:(NSIndexSet *)indexes
forKey:(NSString *)key;
- (void)willChangeValueForKey:(NSString *)key
withSetMutation:(NSKeyValueSetMutationKind)mutationKind
usingObjects:(NSSet *)objects;
- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key
withSetMutation:(NSKeyValueSetMutationKind)mutationKind
usingObjects:(NSSet *)objects;
依赖键观察
之前也有提过构建依赖关系的方法，具体操作如下
+ (NSSet<NSString *> *)keyPathsForValuesAffectingValueForKey:(NSString *)key {
if ([key isEqualToString:@"color"]) {
return [NSSet setWithObjects:@"r",@"g",@"b",@"a",nil];
}
return [super keyPathsForValuesAffectingValueForKey:key];
}
//建议使用静态指针地址作为上下文区分不同的观察
static void * const kColorContext = (void*)&kColorContext;
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
[self addObserver:self forKeyPath:@"color"
options:NSKeyValueObservingOptionNew
context:kColorContext];
self.r = 133;
}
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath
ofObject:(id)object
change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change
context:(void *)context {
if (context == kColorContext) {
NSLog(@"%@", keyPath);
//outprint --> color
}
}
可变数组与集合
不可变的数组与集合由于内部结构固定，所以只能通过观察容器类内存地址来判断是否变化，也就是 NSKeyValueChangeSetting。
集合和数组的观察都很类似，我们先关注如果要观察可变数组内部插入移除的变化呢？
先了解一下集合代理方法，- (NSMutableArray *)mutableArrayValueForKey:，这是一个 KVC 方法，能够返回一个可供观察的 NSKeyValueArray 对象。
根据苹果注释，其搜索顺序如下
1.搜索是否实现最少一个插入与一个删除方法
-insertObject:in<Key>AtIndex:
-removeObjectFrom<Key>AtIndex:
-insert<Key>:atIndexes:
-remove<Key>AtIndexes:
2.否则搜索是否有 set<Key>: 方法，有的话每次都把修改数组重新赋值回原属性。
3.否则检查 + (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly，如果是YES，就查找成员变量_<key> or <key>，此后所有的操作针对代理都转接给成员变量执行。
4.最后进入保护方法valueForUndefinedKey:
第一种方法
- (void)insertObject:(NSObject *)object inDataArrayAtIndex:(NSUInteger)index {
[_dataArray insertObject:object atIndex:index];
}
- (void)removeObjectFromDataArrayAtIndex:(NSUInteger)index {
[_dataArray removeObjectAtIndex:index];
}
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
_dataArray = @[].mutableCopy;
[self addObserver:self forKeyPath:@"dataArray"
options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld |
NSKeyValueObservingOptionPrior context:nil];
[self insertObject:@1 inDataArrayAtIndex:0];
}
通过实现了insert与remove方法，使得代理数组能够正常运作数组变量，KVO 观察了代理数组的这两个方法，发出了我们需要的通知。
这种方式使用了第一步搜索，比较容易理解，缺点是改动的代码比较多，改动数组必须通过自定义方法。
第二种方法
@property (nonatomic, strong, readonly) NSMutableArray *dataArray;
@synthesize dataArray = _dataArray;
- (NSMutableArray *)dataArray {
return [self mutableArrayValueForKey:@"dataArray"];
}
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
_dataArray = @[].mutableCopy;
[self addObserver:self forKeyPath:@"dataArray"
options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld |
NSKeyValueObservingOptionPrior context:nil];
[self.dataArray addObject:@1];
}
这种方式相对来说更简洁，修改数组的方法与平时一致，比较适合使用。
下面说一下原理，首先我们没有实现对应的insert与remove方法，其次readonly属性也没有set<key>:方法，但我们实现了 @synthesize dataArray = _dataArray; 所以根据第三步对代理数组的操作都会实际操作到实例变量中。
然后重载了 dataArray 的 Getter 方法，保证了修改数组时必须调用主体是self.dataArray，也就是代理数组，从而发送通知。
问答
KVO的底层实现？
KVO 就是通过 Runtime 替换被观察类的 Setter 实现，从而在发生改变时发起通知。
如何取消系统默认的KVO并手动触发（给KVO的触发设定条件：改变的值符合某个条件时再触发KVO）？
通过设置 automaticallyNotifiesObserversForKey 为 False 实现取消自动触发。
符合条件再触发可以这么实现。
- (void)setObject:(NSObject *)object {
if (object == _object) return;
BOOL needNotify = [object isKindOfClass:[NSString class]];
if (needNotify) {
[self willChangeValueForKey:@"object"];
}
_object = object;
if (needNotify) {
[self didChangeValueForKey:@"object"];
}
}
总结
由于对汇编语言、反编译工具、objc4开源代码的不熟悉，这篇文章写了一周时间，结构也有点混乱。
所幸还是理顺了整体结构，在整理的过程中学会了很多很多。
由于才疏学浅，其中对汇编和源码的解释难免出错，还望大佬多多指教！
资料分享
ObjC中国的期刊 KVC和KVO
杨大牛的 Objective-C中的KVC和KVO
