利用 runtime & block 方式實現(xiàn) KVO。

在上一篇博客中，說明了 KVO 的執(zhí)行過程和基本的實現(xiàn)原理。

KVO的執(zhí)行原理

  1. 對象本身作為事件的發(fā)布者，在自己被觀察者(通常是那個包含自己的控制器)觀察的屬性發(fā)生改變的時候，向觀察者發(fā)布屬性修改了的通知。（本質(zhì)就是在 setter 方法調(diào)用的時候執(zhí)行發(fā)布)
[self.person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:(NSKeyValueObservingOptionNew) context:nil];
  1. 控制器，本身之前實現(xiàn)訂閱好這個 setter 通知，并在事件響應(yīng)函數(shù)中，對這個的事件發(fā)布做出相應(yīng)。
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context {
    
    NSLog(@"%@",change);
}

這些道理都懂，但如何自己在了解了 KVO 實現(xiàn)原理之后，自己實現(xiàn)一個 KVO 呢？

為什么要自己實現(xiàn) KVO？

  1. 熟悉 runtime 的各種使用方法。
  2. 傳統(tǒng)的 KVO，所有的屬性訂閱都幾種在了一個方法相應(yīng)體里面?？雌饋聿惶珒?yōu)雅(裝逼)
  if ([object isKindOfClass:[xxx class]] && [keyPath isEqualToString:@"xxx"]) {
        
    } else if ([object isKindOfClass:[xxx class]] && [keyPath isEqualToString:@"xxx"]) {
        
    } else if ([object isKindOfClass:[xxx class]] && [keyPath isEqualToString:@"xxx"]) {
        
    } ......

實現(xiàn)目標(biāo)

希望能夠以 block 回調(diào)的方式來自己實現(xiàn) KVO。
好處在于，每一個屬性對應(yīng)一個自己的回調(diào) block。
這樣代碼看起來比較清晰和緊湊。
也符合函數(shù)是編程的思想。

最終需要實現(xiàn)的代碼效果

  [self.person rl_addObserver:self forKeyPath:@"name" options:(NSKeyValueObservingOptionNew) context:nil withBlock:^(id observer, NSString *keyPath, id oldValue, id newValue) {
        NSLog(@"observer : %@ keyPath : %@ oldValue : %@ newValue : %@",observer,keyPath,oldValue,newValue);
    }];
    
    [self.person rl_addObserver:self forKeyPath:@"age" options:(NSKeyValueObservingOptionNew) context:nil withBlock:^(id observer, NSString *keyPath, id oldValue, id newValue) {
       //... 這是 age 的改變時的 KVO block 回調(diào)
    }];
    
    .....

在開始先自己的目標(biāo)方法之前，首先在回顧一下 KVO 的實現(xiàn)基本步驟

  1. 創(chuàng)建一個當(dāng)前類的子類。
  2. 在子類中重寫當(dāng)前屬性的 setter 方法。
  3. 在子類重寫的 setter 方法里面，手動的調(diào)用 KVO 實現(xiàn)的兩句代碼。
image.png

當(dāng)然，和真實的 KVO 相比，這里缺少了 _isKVO , class , dealloc 的實現(xiàn)。

首要目的，先是以函數(shù)式編程的方法，來實現(xiàn)自己的 KVO。

開始動手來實現(xiàn)自己的 KVO。

第一步：添加一個 NSObject 的分類

typedef void(^KVOBlock)(id observer,NSString *keyPath,id oldValue ,id newValue);

@interface NSObject (RLKVO)

- (void)rl_addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context withBlock:(KVOBlock)block;

@end

方法名哪來的？
復(fù)制粘貼系統(tǒng)自帶的 KVO 的方法。
后面加入了一個 block用來當(dāng)屬性發(fā)生改變時，回調(diào)觀察者。

第二步：實現(xiàn)這個方法

先考慮一下，在這個方法內(nèi)部，需要做什么事情。

  1. keyPath 的有效性檢查。
  2. 根據(jù)當(dāng)前 self，創(chuàng)建一個子類。
  3. 當(dāng)類創(chuàng)建完畢之后，修改當(dāng)前 self 的 isa 指針到這個子類。
  4. 在子類中，添加一個 set方法，用來重寫父類的 setter 方法。(用 class_addMethod 添加方法 sel 和 真實的函數(shù)名，不用匹配，只要建立雙方的聯(lián)系就行了。此例子中，sel = setName: 而真實的 C 函數(shù)叫 kvoSetter)。sel & IMP 不需要匹配名字
  5. 在子類的 setter 方法內(nèi)部，調(diào)用 self willChangeValueForKey: & self didChangeValueForkey:。

當(dāng)然，還有有一些細(xì)枝末節(jié)的東西。在代碼注釋里會有說明。

- (void)rl_addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(void *)context withBlock:(KVOBlock)block {
    // keyPath 的檢查。
    NSString *setterName = setterFormat(keyPath);
    SEL sel = NSSelectorFromString(setterName);
    // 這里獲取 method 的意義在于，可以方便的獲取當(dāng)前方法的 EncodingType 一遍在添加方法class_addMethod的時候，可以設(shè)置 EncodingType.
    Method setterMethod = class_getInstanceMethod([self class], sel);
    if (!setterMethod) {
        @throw [NSException exceptionWithName:NSInvalidArgumentException reason:[NSString stringWithFormat:@"%@ have not %@ method",[self class],setterName] userInfo:nil];
    }
    // 獲取前類的類名，并作為之后創(chuàng)建子類的父類。
    NSString *superClassName = NSStringFromClass([self class]);
    const char *type = method_getTypeEncoding(setterMethod); // 通過方法結(jié)果提，拿到方法編碼。EncodingType。否則就需要自己手拼寫  v@:@ 麻煩。
    
    // 動態(tài)創(chuàng)建類
    Class newClass = [self createClassFromSuperName:superClassName sel:sel encodingType:type];
    
    // 替換當(dāng)前 self 的 isa 指針
    object_setClass(self, newClass);
    
    // 保存信息
    RLKVO_Info *info = [[RLKVO_Info alloc] initWithObserver:observer block:block keypath:keyPath];
    
    NSMutableArray *infoArray = objc_getAssociatedObject(self, &infoArrayPro);
    if (!infoArray) {
        infoArray = [NSMutableArray array];
        objc_setAssociatedObject(self, &infoArrayPro, infoArray, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
    }
    
    [infoArray addObject:info];
    
    
}

此段代碼解釋：

  1. 首先根據(jù)用戶傳入的 keyPath 字符串，配置成 setKeyPath: 字符串，表示 setter 方法的sel。
  2. 獲取這個 setKeyPath: 的 sel
  3. 根據(jù) sel 獲取當(dāng)期對應(yīng)的方法 Method
  4. 如果 Method 不存在，說明傳入的 keyPath 是錯誤的。對象沒有這個屬性，拋出異常。
  5. 獲取當(dāng)前對象的 className，以備創(chuàng)建子類的時候使用。
  6. 根據(jù) Method 拿到方法的 EncodingType 簽名。
  7. 動態(tài)的創(chuàng)建子類。

創(chuàng)建當(dāng)前類的子類方法

/**
 根據(jù)父類創(chuàng)建子類
 
 @param superName 父類類型字符串
 @param sel 父類當(dāng)前方法的 sel
 @param encodingType  父類當(dāng)前方法的 EncodingType
 @return  返回以當(dāng)前父類創(chuàng)建的新類。
 */
- (Class)createClassFromSuperName:(NSString *)superName sel:(SEL)sel encodingType:(const char *)encodingType {
    
    // 創(chuàng)建一個類.
    Class newClass = objc_allocateClassPair(
                                            NSClassFromString(superName), // 當(dāng)前類的基類
                                            [NSString stringWithFormat:@"RLKVO_%@",
                                             NSStringFromClass([self class])].UTF8String,// 類名
                                            0);
    
    
    // const char *types = method_getTypeEncoding(class_getInstanceMethod(NSClassFromString(superName), @selector(class)));
    
    // 往新類中添加方法
    class_addMethod(newClass, sel, (IMP)kvoSetter, encodingType);
    
    
    // 類創(chuàng)建完畢之后，注冊到 runtime
    objc_registerClassPair(newClass);
    
    
    // 返回這個新類。
    return newClass;
}

此段代碼說明：

  1. 動態(tài)的創(chuàng)建一個子類，類名為 RLKVO_父類的名字。
  2. 往新類中，添加一個 kvoSetter 的方法，方法簽名使用父類的 setKeyPath: 。
  3. 新類創(chuàng)建完畢，還并沒有完成，需要把新類注冊到 runtime。
  4. 最后返回已經(jīng)注入到 runtime 的這個子類。

當(dāng)子類創(chuàng)建，完畢之后，就需要把當(dāng)前對象的 isa 指針改成新創(chuàng)建的這個類了。
也就是第一段代碼的。

// 動態(tài)創(chuàng)建類
    Class newClass = [self createClassFromSuperName:superClassName sel:sel encodingType:type];
    
    // 替換當(dāng)前 self 的 isa 指針
    object_setClass(self, newClass);

到目前為止，做的事情，主要包括創(chuàng)建了一個基于當(dāng)前類的子類 & 把當(dāng)前類的 isa 指針改成了子類。

往子類中添加的 kvoSetter 方法具體實現(xiàn)

// 使用 class_addMethod runtime 添加方法。
void kvoSetter(id self,SEL _cmd,id newValue) {
    // 拿到 setter
    NSString *setterName = NSStringFromSelector(_cmd);
    // 根據(jù) setter 拿到 getter
    NSString *getterName = getterFormat(setterName);
    
    id oldValue = [self valueForKey:getterName];
    
    if (!getterName) {
        @throw [NSException exceptionWithName:NSInvalidArgumentException reason:@"getter 方法不存在" userInfo: nil];
    }
    
    // 手動開啟 KVO
    [self willChangeValueForKey:getterName];
    // 調(diào)用父類的方法。
    // 定義一個函數(shù)指針
    void(*objc_msgSendRLKVO)(void *,SEL ,id) = (void *)objc_msgSendSuper;
    
    struct objc_super superClassStruct = {
        .receiver = self,
        .super_class = class_getSuperclass(object_getClass(self))
    };
    
    objc_msgSendRLKVO(&superClassStruct,_cmd,newValue);
    
    [self didChangeValueForKey:getterName];
    
    
    //
    
    NSMutableArray *infoArrM = objc_getAssociatedObject(self, &infoArrayPro);
    if (infoArrM) {
        [infoArrM enumerateObjectsUsingBlock:^(RLKVO_Info *info, NSUInteger idx, BOOL * _Nonnull stop) {
            info.block(info.observer, info.keyPath, oldValue, newValue);
        }];
    }
}

在方法實現(xiàn)中，最重要的就是需要調(diào)用 block，把 KVO 的相關(guān)數(shù)據(jù)回調(diào)出去給觀察者。

 NSMutableArray *infoArrM = objc_getAssociatedObject(self, &infoArrayPro);
    if (infoArrM) {
        [infoArrM enumerateObjectsUsingBlock:^(RLKVO_Info *info, NSUInteger idx, BOOL * _Nonnull stop) {
            info.block(info.observer, info.keyPath, oldValue, newValue);
        }];
    }

最后運行結(jié)果：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    _person = [RLPerson new];
    _person.name = @"李四";
    [_person rl_addObserver:self forKeyPath:@"name" options:(NSKeyValueObservingOptionNew) context:nil withBlock:^(id observer, NSString *keyPath, id oldValue, id newValue) {
        NSLog(@"keyPath : %@ oldValue: %@ newValue : %@",keyPath,oldValue,newValue);
    }];
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    _person.name = [NSString stringWithFormat:@"%@-",_person.name];
}
KVO+BLOCK 實現(xiàn)2.gif

此次實現(xiàn)過程中，代碼細(xì)節(jié)有很多，光使用文字很難說的清楚。
我把源碼放到了 github 上面。有興趣的小伙伴可以下載來看看。

注意：此 demo 應(yīng)該不能使用到實際的開發(fā)環(huán)境中。還有很多細(xì)節(jié)沒有處理。比如 _iskVO class dealloc 等。僅供學(xué)習(xí)之用。

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