KVO详解及底层实现
什么是KVO??
KVO就是NSKeyValueObserving，请看官方文档的解释：
大概翻译如下：
一种非正式协议，通知其他对象的指定属性发生了改变。
简单理解就是，可以监听一个对象的某个属性是否发生改变。
那么问题来了，什么是非正式协议？？有正式协议吗？？
麻蛋，本来想找官方文档的，找了半天没找到。从Stackoverflow找到了答案，貌似原来官方文档的链接失效了
大概翻译如下：
非正式协议：非正式协议是NSObject的一个类别Category，几乎所有的对象都隐含的采用（类别是OC的语言特性，能够给类对象添加方法而不需要创建子类），非正式协议的方法是可选的
正式协议： 一个正式协议声明了类需要实现的方法列表，正式协议有自己的声明、采用和类型检查语法。你可以使用@required或者optional关键字指定方法是否必须实现。子类继承父类采用的协议。正式协议也可以遵守其他协议
KVO实现
监听某个对象的某个属性
- (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context;
实现非正式协议
- (void)observeValueForKeyPath:(nullable NSString *)keyPath ofObject:(nullable id)object change:(nullable NSDictionary *)change context:(nullable void *)context;
移除监听
- (void)removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath;
简单代码演示：
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
// Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
self.person = [[ZJPerson alloc] init];
[self.person setName:@"zhangsan"];
[self.person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
}
- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
[self.person setName:@"lisi"];
}
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary *)change context:(void *)context{
NSLog(@"%@", change);
}
- (void)dealloc{
[self.person removeObserver:self forKeyPath:@"name"];
}打印结果：
用法其实很简单，接下来重点来了，KVO为什么能够监听到属性变化，底层做了什么？？
KVO底层实现探究
首先，我们利用runtime在添加监听之前和之后分别打印一下类对象
NSLog(@"%@", object_getClass(self.person)); [self.person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil]; NSLog(@"%@", object_getClass(self.person));
打印结果：
2018-05-19 22:48:18.726028+0800 KVO[33804:3059947] ZJPerson 2018-05-19 22:48:18.726535+0800 KVO[33804:3059947] NSKVONotifying_ZJPerson
我们发现添加监听之后，实例对象的类对象发生了变化，系统为我们动态添加了一个NSKVONotifying_+类名的类，因为我们改变对象属性的值是通过setter方法实现了，所以很明显是系统动态生成的NSKVONotifying_ZJPerson类重写了setter方法。不信的话，我们可以做一个实验，自己手动添加一个NSKVONotifying_ZJPerson类，看下会打印什么
2018-05-19 22:56:32.223288+0800 KVO[33919:3068985] [general] KVO failed to allocate class pair for name NSKVONotifying_ZJPerson, automatic key-value observing will not work for this class
错误提示很明显，告诉我们创建NSKVONotifying_ZJPerson类失败，KVO失效
那么系统自动创建重写的的setter方法内部做了什么呢？？同样在添加监听方法之前，利用runtime打印下方法的实现,截图如下：
发现方法实现变了，内部调用了系统Foundation框架下的_NSSetObjectValueAndNotify方法。那么这个框架内部又是怎么实现的呢，我们可以下断点，查看下函数调用栈：
首先通过设置一个观察点，观察属性的变化：
继续执行，可以看到函数调用栈如下：
在结果发生改变的地方继续下断点调试：
由以上函数调用栈，我们大致可以猜测出，_NSSetObjectValueAndNotify函数内部实现过程如下：
1. `-[NSObject(NSKeyValueObservingPrivate) _changeValueForKey:key:key:usingBlock:]: 2. -[NSObject(NSKeyValueObservingPrivate) _changeValueForKeys:count:maybeOldValuesDict:usingBlock:]: 3. [ZJPerson setName:]; 4. `NSKeyValueDidChange: 5. `NSKeyValueNotifyObserver: 6. - (void)observeValueForKeyPath:ofObject:change:context
简化成OC的伪代码大致如下：
- (void)setName:(NSString *)name{
_NSSetObjectValueAndNotify();
}
void _NSSetObjectValueAndNotify {
[self willChangeValueForKey:@"name"];
[super setName:name];
[self didChangeValueForKey:@"name"];
}
- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key{
[observe observeValueForKeyPath:key ofObject:self change:nil context:nil];
}NSKVONotifying_ZJPerson内部都重写了哪些方法
可以利用runtime方法打印一下方法列表：
unsigned int count;
Method *methods = class_copyMethodList(object_getClass(self.person), &count);
for (NSInteger index = 0; index < count; index++) {
Method method = methods[index];
NSString *methodStr = NSStringFromSelector(method_getName(method));
NSLog(@"%@/n", methodStr);
}打印结果：
2018-05-20 08:57:07.883400+0800 KVO[35888:3218908] setName: 2018-05-20 08:57:07.883571+0800 KVO[35888:3218908] class 2018-05-20 08:57:07.883676+0800 KVO[35888:3218908] dealloc 2018-05-20 08:57:07.883793+0800 KVO[35888:3218908] _isKVOA
简单分析下重写这些方法的作用：
class：重写这个方法，是为了伪装苹果自动为我们生成的中间类。
dealloc：应该是处理对象销毁之前的一些收尾工作
_isKVOA：告诉系统使用了kvo
拓展
学任何东西，通过我们的思考一定会问出一些别的问题，通过深入了解kvo，下面两个问题，是面试经常会被问到的，也是我所能想到的：
如何动态生成一个类？？
知道了原理，能不能自己写一个KVO？？
动态生成一个自己的类
既然是动态生成，肯定是利用了苹果的runtime机制，通过上面对KVO的学习，也了解到了runtime的强大之处。
创建类
Class customClass = objc_allocateClassPair([NSObject class], "ZJCustomClass", 0);
添加实例变量
// 添加实例变量 class_addIvar(customClass, "age", sizeof(int), 0, "i");
添加方法，V@:表示方法的参数和返回值
// 添加方法 class_addMethod(customClass, @selector(hahahha), (IMP)hahahha, "V@:");
需要实现方法：
void hahahha(id self, SEL _cmd)
{
NSLog(@"hahahha====");
}
- (void)hahahha{
}注册到运行时环境
objc_registerClassPair(customClass);
打印方法列表和成员变量列表，查看是否创建成功
#pragma mark - Util
- (NSString *)copyMethodsByClass:(Class)cls{
unsigned int count;
Method *methods = class_copyMethodList(cls, &count);
NSString *methodStrs = @"";
for (NSInteger index = 0; index < count; index++) {
Method method = methods[index];
NSString *methodStr = NSStringFromSelector(method_getName(method));
methodStrs = [NSString stringWithFormat:@"%@ ", methodStr];
}
free(methods);
return methodStrs;
}
- (NSString *)copyIvarsByClass:(Class)cls{
unsigned int count;
Ivar *ivars = class_copyIvarList(cls, &count);
NSMutableString *ivarStrs = [NSMutableString string];
for (NSInteger index = 0; index < count; index++) {
Ivar ivar = ivars[index];
NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; //获取成员变量的名字
NSString *ivarType = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)]; //获取成员变量的数据类型
[ivarStrs appendString:@"/n"];
[ivarStrs appendString:ivarName];
[ivarStrs appendString:@"-"];
[ivarStrs appendString:ivarType];
}
free(ivars);
return ivarStrs;
}调用方法可看到创建成功：
NSLog(@"%@", [self copyMethodsByClass:customClass]); NSLog(@"%@", [self copyIvarsByClass:customClass]);
动态创建类大致就这些步骤。。。
自己动手写一个KVO
KVO底层实现还是很复杂的，下面我只是简单的写下实现过程：
因为它是一个非正式协议，给NSObject新建一个Category，NSObject+kvo.h,添加监听方法：
.h文件
#import @interface NSObject (kvo) - (void)zj_addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context; @end
.m文件
#import "NSObject+kvo.h"
#import
#import
@implementation NSObject (kvo)
- (void)zj_addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(void *)context{
//动态添加一个类
NSString *originClassName = NSStringFromClass([self class]);
NSString *newClassName = [@"ZJKVO_" stringByAppendingString:originClassName];
const char *newName = [newClassName UTF8String];
// 继承自当前类，创建一个子类
Class kvoClass = objc_allocateClassPair([self class], newName, 0);
// 添加setter方法
class_addMethod(kvoClass, @selector(setName:), (IMP)setName, "v@:@");
//注册新添加的这个类
objc_registerClassPair(kvoClass);
// 修改isa指针，由ZJPerson指向ZJKVO_Person
object_setClass(self, kvoClass);
// 保存观察者属性到当前类中
objc_setAssociatedObject(self, (__bridge const void *)@"observer", observer, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}
#pragma mark - 重写父类方法
void setName(id self, SEL _cmd, NSString *name) {
// 保存当前KVO的类
Class kvoClass = [self class];
// 将self的isa指针指向父类ZJPerson，调用父类setter方法
object_setClass(self, class_getSuperclass([self class]));
// 调用父类setter方法，重新复制
objc_msgSend(self, @selector(setName:), name);
// 取出ZJKVO_Person观察者
id objc = objc_getAssociatedObject(self, (__bridge const void *)@"observer");
// 通知观察者，执行通知方法
objc_msgSend(objc, @selector(observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:), name, self, nil, name);
// 重新修改为ZJKVO_Person类
object_setClass(self, kvoClass);
}注意一
要修改下xcode中的一个配置，将它改为NO，否则会报参数太多的错误：
注意二
解释下代码中v@:@的意思：
第一个v表示方法返回值void
第二三个@:一般是一块的，因为函数至少有两个参数self和_cmd，一般是固定写法
最后一个@表示参数类型，是一个对象
下面在代码中实验，看下我们自己写的kvo有没有执行：
修改添加监听者的方法，改成我们自己的
[self.person zj_addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
看下回调中的打印：
发现确实监听到了。。。
总结
kvo用法其实非常简单，但是深入了解，深入思考的话，知识点非常多。花了一天多的时间，期间查阅了很多文档（发现官方文档真的是非常有用），总算是写完了，对KVO有了一个更深入的认识和理解。今天是520，感谢女朋友的理解，终于可以陪她出去玩了，哈哈。。。
作者：czj_warrior
链接：https://www.jianshu.com/p/cf079e5433e4
正文到此结束
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