一、KVO 的使用
KVO 的全稱 Key-Value Observing，俗稱“鍵值監(jiān)聽”，可以用于監(jiān)聽某個對象屬性值的改變。
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
Person *p1 = [[Person alloc] init];
Person *p2 = [[Person alloc] init];
p1.age = 1;
p1.age = 2;
p2.age = 2;
// self 監(jiān)聽 p1的 age屬性
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[p1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
p1.age = 10;
[p1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context
{
NSLog(@"監(jiān)聽到%@的%@改變了%@", object, keyPath,change);
}
// 打印內(nèi)容
監(jiān)聽到<Person: 0x604000205460>的age改變了{
kind = 1;
new = 10;
old = 2;
}
上述代碼中可以看出，在添加監(jiān)聽之后，age屬性的值在發(fā)生改變時，就會通知到監(jiān)聽者，執(zhí)行監(jiān)聽者的observeValueForKeyPath方法。
二、KVO 底層實現(xiàn)原理
首先我們對上述代碼中添加監(jiān)聽的地方打斷點，看觀察一下，addObserver 方法對 p1 對象做了什么處理？也就是說 p1 對象在經(jīng)過 addObserver 方法之后發(fā)生了什么改變，我們通過打印isa指針如下圖所示
p1 對象進行 KVO 監(jiān)聽，p2 對象不進行 KVO 監(jiān)聽
通過上圖我們發(fā)現(xiàn)，p1對象執(zhí)行過 addObserver 操作之后，p1對象的isa指針由之前的指向類對象Person變?yōu)橹赶騈SKVONotifyin_Person類對象，而p2對象沒有任何改變。也就是說一旦p1對象添加了KVO監(jiān)聽以后，其isa指針就會發(fā)生變化，因此set方法的執(zhí)行效果就不一樣了。
那么我們先來觀察p2對象在內(nèi)容中是如何存儲的，然后對比p2來觀察p1。 首先我們知道，p2在調(diào)用setage方法的時候，首先會通過p2對象中的isa指針找到Person類對象，然后在類對象中找到setage方法。然后找到方法對應的實現(xiàn)。如下圖所示
但是剛才我們發(fā)現(xiàn)p1對象的isa指針在經(jīng)過KVO監(jiān)聽之后已經(jīng)指向了NSKVONotifyin_Person類對象，NSKVONotifyin_Person其實是Person的子類，那么也就是說其superclass指針是指向Person類對象的，NSKVONotifyin_Person是runtime在運行時生成的。那么p1對象在調(diào)用setage方法的時候，肯定會根據(jù)p1的isa找到NSKVONotifyin_Person，在NSKVONotifyin_Person中找setage的方法及實現(xiàn)。
經(jīng)過查閱資料我們可以了解到。
NSKVONotifyin_Person中的setage方法中其實調(diào)用了 Fundation框架中C語言函數(shù) _NSSetIntValueAndNotify，_NSSetIntValueAndNotify內(nèi)部做的操作相當于，首先調(diào)用willChangeValueForKey 將要改變方法，之后調(diào)用父類的setage方法對成員變量賦值，最后調(diào)用didChangeValueForKey已經(jīng)改變方法。didChangeValueForKey中會調(diào)用監(jiān)聽器的監(jiān)聽方法，最終來到監(jiān)聽者的observeValueForKeyPath方法中。
三、驗證過程
首先經(jīng)過之前打斷點打印isa指針，我們已經(jīng)驗證了，在執(zhí)行添加監(jiān)聽的方法時，會將isa指針指向一個通過runtime創(chuàng)建的Person的子類NSKVONotifyin_Person。
另外我們可以通過打印方法實現(xiàn)的地址來看一下p1和p2的setage的方法實現(xiàn)的地址在添加KVO前后有什么變化。
// 通過methodForSelector找到方法實現(xiàn)的地址
NSLog(@"添加KVO監(jiān)聽之前 - p1 = %p, p2 = %p", [p1 methodForSelector: @selector(setAge:)],[p2 methodForSelector: @selector(setAge:)]);
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[p1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
NSLog(@"添加KVO監(jiān)聽之后 - p1 = %p, p2 = %p", [p1 methodForSelector: @selector(setAge:)],[p2 methodForSelector: @selector(setAge:)]);
我們發(fā)現(xiàn)在添加KVO監(jiān)聽之前，p1和p2的setAge方法實現(xiàn)的地址相同，而經(jīng)過KVO監(jiān)聽之后，p1的setAge方法實現(xiàn)的地址發(fā)生了變化，我們通過打印方法實現(xiàn)來看一下前后的變化發(fā)現(xiàn)，確實如我們上面所講的一樣，p1的setAge方法的實現(xiàn)由Person類方法中的setAge方法轉(zhuǎn)換為了C語言的Foundation框架的_NSsetIntValueAndNotify函數(shù)。
Foundation框架中會根據(jù)屬性的類型，調(diào)用不同的方法。例如我們之前定義的int類型的age屬性，那么我們看到Foundation框架中調(diào)用的_NSsetIntValueAndNotify函數(shù)。那么我們把age的屬性類型變?yōu)閐ouble重新打印一遍
我們發(fā)現(xiàn)調(diào)用的函數(shù)變?yōu)榱薩NSSetDoubleValueAndNotify，那么這說明Foundation框架中有許多此類型的函數(shù)，通過屬性的不同類型調(diào)用不同的函數(shù)。
那么我們可以推測Foundation框架中還有很多例如_NSSetBoolValueAndNotify、_NSSetCharValueAndNotify、_NSSetFloatValueAndNotify、_NSSetLongValueAndNotify等等函數(shù)。
我們可以找到Foundation框架文件，通過命令行查詢關(guān)鍵字找到相關(guān)函數(shù)
四、NSKVONotifyin_XXX 內(nèi)部結(jié)構(gòu)
首先我們知道，NSKVONotifyin_Person作為Person的子類，其superclass指針指向Person類，并且NSKVONotifyin_Person內(nèi)部一定對setAge方法做了單獨的實現(xiàn)，那么NSKVONotifyin_Person同Person類的差別可能就在于其內(nèi)存儲的對象方法及實現(xiàn)不同。
我們通過runtime分別打印Person類對象和NSKVONotifyin_Person類對象內(nèi)存儲的對象方法
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
Person *p1 = [[Person alloc] init];
p1.age = 1.0;
Person *p2 = [[Person alloc] init];
p1.age = 2.0;
// self 監(jiān)聽 p1的 age屬性
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[p1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
[self printMethods: object_getClass(p2)];
[self printMethods: object_getClass(p1)];
[p1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}
- (void) printMethods:(Class)cls
{
unsigned int count ;
Method *methods = class_copyMethodList(cls, &count);
NSMutableString *methodNames = [NSMutableString string];
[methodNames appendFormat:@"%@ - ", cls];
for (int i = 0 ; i < count; i++) {
Method method = methods[i];
NSString *methodName = NSStringFromSelector(method_getName(method));
[methodNames appendString: methodName];
[methodNames appendString:@" "];
}
NSLog(@"%@",methodNames);
free(methods);
}
上述打印內(nèi)容如下
通過上述代碼我們發(fā)現(xiàn)NSKVONotifyin_Person中有4個對象方法。分別為setAge: class dealloc _isKVOA，那么至此我們可以畫出NSKVONotifyin_Person的內(nèi)存結(jié)構(gòu)以及方法調(diào)用順序。
這里NSKVONotifyin_Person重寫class方法是為了隱藏NSKVONotifyin_Person。不被外界所看到。我們在p1添加過KVO監(jiān)聽之后，分別打印p1和p2對象的class可以發(fā)現(xiàn)他們都返回Person。
NSLog(@"%@,%@",[p1 class],[p2 class]);
// 打印結(jié)果 Person,Person
如果NSKVONotifyin_Person不重寫class方法，那么當對象要調(diào)用class對象方法的時候就會一直向上找來到nsobject，而nsobect的class的實現(xiàn)大致為返回自己isa指向的類，返回p1的isa指向的類那么打印出來的類就是NSKVONotifyin_Person，但是apple不希望將NSKVONotifyin_Person類暴露出來，并且不希望我們知道NSKVONotifyin_Person內(nèi)部實現(xiàn)，所以在內(nèi)部重寫了class類，直接返回Person類，所以外界在調(diào)用p1的class對象方法時，是Person類。這樣p1給外界的感覺p1還是Person類，并不知道NSKVONotifyin_Person子類的存在。
那么我們可以猜測NSKVONotifyin_Person內(nèi)重寫的class內(nèi)部實現(xiàn)大致為
- (Class) class {
// 得到類對象，在找到類對象父類
return class_getSuperclass(object_getClass(self));
}
五、手動實現(xiàn) KVO
驗證didChangeValueForKey:內(nèi)部會調(diào)用observer的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法
- (void)setAge:(int)age
{
NSLog(@"setAge:");
_age = age;
}
- (void)willChangeValueForKey:(NSString *)key
{
NSLog(@"willChangeValueForKey: - begin");
[super willChangeValueForKey:key];
NSLog(@"willChangeValueForKey: - end");
}
- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key
{
NSLog(@"didChangeValueForKey: - begin");
[super didChangeValueForKey:key];
NSLog(@"didChangeValueForKey: - end");
}
再次運行來查看didChangeValueForKey的方法內(nèi)運行過程，通過打印內(nèi)容可以看到，確實在didChangeValueForKey方法內(nèi)部已經(jīng)調(diào)用了observer的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法。
六、面試題
iOS用什么方式實現(xiàn)對一個對象的KVO？（KVO的本質(zhì)是什么？）
答：當一個對象使用了KVO監(jiān)聽，iOS系統(tǒng)會修改這個對象的isa指針，改為指向一個全新的通過Runtime動態(tài)創(chuàng)建的子類，子類擁有自己的set方法實現(xiàn)，set方法實現(xiàn)內(nèi)部會順序調(diào)用willChangeValueForKey方法、原來的setter方法實現(xiàn)、didChangeValueForKey方法，而didChangeValueForKey方法內(nèi)部又會調(diào)用監(jiān)聽器的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:監(jiān)聽方法。
如何手動觸發(fā)KVO
答：被監(jiān)聽的屬性的值被修改時，就會自動觸發(fā)KVO。如果想要手動觸發(fā)KVO，則需要我們自己調(diào)用willChangeValueForKey和didChangeValueForKey方法即可在不改變屬性值的情況下手動觸發(fā)KVO，并且這兩個方法缺一不可。
代碼驗證：
Person *p1 = [[Person alloc] init];
p1.age = 1.0;
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[p1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
[p1 willChangeValueForKey:@"age"];
[p1 didChangeValueForKey:@"age"];
[p1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
通過打印我們可以發(fā)現(xiàn)，didChangeValueForKey方法內(nèi)部成功調(diào)用了observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:，并且age的值并沒有發(fā)生改變。
