摘要：這篇文章首先介紹KVO的基本用法，接著探究 KVO (Key-Value Observing) 實(shí)現(xiàn)機(jī)制，并利用 runtime 模擬實(shí)現(xiàn) KVO的監(jiān)聽機(jī)制：一種Block方式回調(diào)，一種Delegate回調(diào)。同時(shí)，本文也會總結(jié)KVO實(shí)現(xiàn)過程中與 runtime 相關(guān)的API用法。
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1. KVO理論基礎(chǔ)
1.1 KVO的基本用法
步驟
? 注冊觀察者，實(shí)施監(jiān)聽
[self.person addObserver:selfforKeyPath:@"age"options:NSKeyValueObservingOptionNewcontext:nil];
? 回調(diào)方法，在這里處理屬性發(fā)生的變化
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString*)keyPath? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ofObject:(id)object? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? change:(NSDictionary *)change? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? context:(void*)context {//...實(shí)現(xiàn)監(jiān)聽處理}
? 移除觀察者
[self removeObserver:self forKeyPath:@“age"];
綜合例子
//添加觀察者_(dá)person = [[Person alloc] init];[_person addObserver:selfforKeyPath:@"age"options:NSKeyValueObservingOptionNew|NSKeyValueObservingOptionOldcontext:nil];
//KVO回調(diào)方法- (void)observeValueForKeyPath:(NSString*)keyPath? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ofObject:(id)object? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? change:(NSDictionary *)change? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? context:(void*)context {NSLog(@"%@對象的%@屬性改變了，change字典為：%@",object,keyPath,change);NSLog(@"屬性新值為：%@",change[NSKeyValueChangeNewKey]);NSLog(@"屬性舊值為：%@",change[NSKeyValueChangeOldKey]);}
//移除觀察者- (void)dealloc{? ? [self.personremoveObserver:selfforKeyPath:@"age"];}
利用了KVO實(shí)現(xiàn)鍵值監(jiān)聽的?第三方框架
1.2 KVO的實(shí)現(xiàn)原理
KVO 是 Objective-C 對?觀察者模式?（Observer Pattern）的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)被觀察對象的某個(gè)屬性發(fā)生更改時(shí)，觀察者對象會獲得通知。有意思的是，你不需要給被觀察的對象添加任何額外代碼，就能使用 KVO 。這是怎么做到的？
KVO 的實(shí)現(xiàn)也依賴于 Objective-C 強(qiáng)大的 Runtime 。Apple 的文檔有簡單提到過 KVO 的實(shí)現(xiàn)。Apple 的文檔唯一有用的信息是：?被觀察對象的 isa 指針會指向一個(gè)中間類，而不是原來真正的類?。Apple 并不希望過多暴露 KVO 的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。
不過，要是你用 runtime 提供的方法去深入挖掘，所有被掩蓋的細(xì)節(jié)都會原形畢露。Mike Ash 早在 2009 年就做了這么個(gè)探究，了解更多點(diǎn)這里。
KVO 的實(shí)現(xiàn)：
當(dāng)你觀察一個(gè)對象時(shí)，一個(gè)?新的類?會動態(tài)被創(chuàng)建。這個(gè)類?繼承?自該對象的原本的類，并?重寫了被觀察屬性的?setter?方法。自然，重寫的?setter?方法會負(fù)責(zé)在調(diào)用原?setter?方法之前和之后，通知所有觀察對象值的更改。最后把這個(gè)對象的?isa?指針 ( isa 指針告訴 Runtime 系統(tǒng)這個(gè)對象的類是什么 ) 指向這個(gè)新創(chuàng)建的?子類?，對象就神奇的變成了新創(chuàng)建的?子類?的實(shí)例。
這個(gè)?中間類?，繼承自?原本的那個(gè)類?。不僅如此，Apple 還重寫了?-class?方法，企圖欺騙我們這個(gè)類沒有變，就是原本那個(gè)類。更具體的信息，去跑一下 Mike Ash 的那篇文章里的代碼就能明白，這里就不再重復(fù)。
1.3 KVO的不足
KVO 很強(qiáng)大，沒錯(cuò)。知道它內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，或許能幫助更好地使用它，或在它出錯(cuò)時(shí)更方便調(diào)試。但官方實(shí)現(xiàn)的 KVO 提供的 API 實(shí)在不怎么樣。
比如，你只能通過重寫?-observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:?方法來獲得通知。想要提供自定義的 selector ，不行；想要傳一個(gè) block ，門都沒有。而且你還要處理父類的情況 - 父類同樣監(jiān)聽同一個(gè)對象的同一個(gè)屬性。但有時(shí)候，你不知道父類是不是對這個(gè)消息有興趣。雖然 context 這個(gè)參數(shù)就是干這個(gè)的，也可以解決這個(gè)問題 - 在?-addObserver:forKeyPath:options:context:?傳進(jìn)去一個(gè)父類不知道的 context。但總覺得框在這個(gè) API 的設(shè)計(jì)下，代碼寫的很別扭。至少至少，也應(yīng)該支持 block 吧。
有不少人都覺得官方 KVO 不好使的。Mike Ash 的?Key-Value Observing Done Right?，以及獲得不少分享討論的?KVO Considered Harmful?都把 KVO 拿出來吊打了一番。所以在實(shí)際開發(fā)中 KVO 使用的情景并不多，更多時(shí)候還是用 Delegate 或 NotificationCenter。
2. Block實(shí)現(xiàn)KVO
2.1 模擬實(shí)現(xiàn)
注意：以下都是同一個(gè)文件：NSObject+Block_KVO.m中寫的
導(dǎo)入頭文件，并定義兩個(gè)靜態(tài)變量
#import"NSObject+Block_KVO.h"#import#import//as prefix string of kvo classstaticNSString*constkCMkvoClassPrefix_for_Block =@"CMObserver_";staticNSString*constkCMkvoAssiociateObserver_for_Block =@"CMAssiociateObserver";
暴露給調(diào)用者為被觀察對象添加KVO方法
- (void)CM_addObserver:(NSObject*)observer forKey:(NSString*)key withBlock:(CM_ObservingHandler)observedHandler{//step 1 get setter method, if not, throw exceptionSEL setterSelector =NSSelectorFromString(setterForGetter(key));? ? Method setterMethod = class_getInstanceMethod([selfclass], setterSelector);if(!setterMethod) {@throw[NSExceptionexceptionWithName:NSInvalidArgumentExceptionreason: [NSStringstringWithFormat:@"unrecognized selector sent to instance %@",self] userInfo:nil];return;? ? }//自己的類作為被觀察者類Class observedClass = object_getClass(self);NSString* className =NSStringFromClass(observedClass);//如果被監(jiān)聽者沒有CMObserver_，那么判斷是否需要?jiǎng)?chuàng)建新類if(![className hasPrefix: kCMkvoClassPrefix_for_Block]) {//【代碼①】observedClass = [selfcreateKVOClassWithOriginalClassName: className];//【API注解①】object_setClass(self, observedClass);? ? }//add kvo setter method if its class(or superclass)hasn't implement setterif(![selfhasSelector: setterSelector]) {constchar* types = method_getTypeEncoding(setterMethod);//【代碼②】class_addMethod(observedClass, setterSelector, (IMP)KVO_setter, types);? ? }//add this observation info to saved new observer//【代碼③】CM_ObserverInfo_for_Block* newInfo = [[CM_ObserverInfo_for_Blockalloc] initWithObserver: observer forKey: key observeHandler: observedHandler];//【代碼④】【API注解③】NSMutableArray* observers = objc_getAssociatedObject(self, (__bridgevoid*)kCMkvoAssiociateObserver_for_Block);if(!observers) {? ? ? ? observers = [NSMutableArrayarray];? ? ? ? objc_setAssociatedObject(self, (__bridgevoid*)kCMkvoAssiociateObserver_for_Block, observers, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);? ? }? ? [observers addObject: newInfo];}
其中【代碼①】的意思是，被觀察的類如果是被觀察對象本來的類，那么，就要專門依據(jù)本來的類新建一個(gè)新的?子類?，區(qū)分是否這個(gè)子類的標(biāo)記是帶有?kCMkvoClassPrefix_for_Block?的前綴。怎樣新建一個(gè)?子類?？代碼如下所示：
- (Class)createKVOClassWithOriginalClassName: (NSString*)className{NSString* kvoClassName = [kCMkvoClassPrefix stringByAppendingString: className];? ? Class observedClass =NSClassFromString(kvoClassName);if(observedClass) {returnobservedClass; }//創(chuàng)建新類，并且添加CMObserver_為類名新前綴Class originalClass = object_getClass(self);//【API注解②】Class kvoClass = objc_allocateClassPair(originalClass, kvoClassName.UTF8String,0);//獲取監(jiān)聽對象的class方法實(shí)現(xiàn)代碼，然后替換新建類的class實(shí)現(xiàn)Method classMethod = class_getInstanceMethod(originalClass,@selector(class));constchar* types = method_getTypeEncoding(classMethod);? ? class_addMethod(kvoClass,@selector(class), (IMP)kvo_Class, types);? ? objc_registerClassPair(kvoClass);returnkvoClass;}
另外【代碼②】的意思是，將原來的setter方法替換一個(gè)新的setter方法（這就是runtime的黑魔法，Method Swizzling）。那么新的setter方法又是什么呢？如下所示：
#pragma mark -- Override setter and getter MethodsstaticvoidKVO_setter(idself, SEL _cmd,idnewValue){NSString* setterName =NSStringFromSelector(_cmd);NSString* getterName = getterForSetter(setterName);if(!getterName) {@throw[NSExceptionexceptionWithName:NSInvalidArgumentExceptionreason: [NSStringstringWithFormat:@"unrecognized selector sent to instance %p",self] userInfo:nil];return;? ? }idoldValue = [selfvalueForKey: getterName];structobjc_super superClass = {? ? ? ? .receiver =self,? ? ? ? .super_class = class_getSuperclass(object_getClass(self))? ? };? ? ? ? [selfwillChangeValueForKey: getterName];void(*objc_msgSendSuperKVO)(void*, SEL,id) = (void*)objc_msgSendSuper;? ? objc_msgSendSuperKVO(&superClass, _cmd, newValue);? ? [selfdidChangeValueForKey: getterName];//獲取所有監(jiān)聽回調(diào)對象進(jìn)行回調(diào)NSMutableArray* observers = objc_getAssociatedObject(self, (__bridgeconstvoid*)kCMkvoAssiociateObserver_for_Block);for(CM_ObserverInfo_for_Block* infoinobservers) {if([info.key isEqualToString: getterName]) {dispatch_async(dispatch_queue_create(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0), ^{? ? ? ? ? ? ? ? info.handler(self, getterName, oldValue, newValue);? ? ? ? ? ? });? ? ? ? }? ? }}
【代碼③】是新建一個(gè)觀察者類。這個(gè)類的實(shí)現(xiàn)寫在同一個(gè)class，相當(dāng)于導(dǎo)入一個(gè)類：CM_ObserverInfo_for_Block。這個(gè)類的作用是觀察者，并在初始化的時(shí)候負(fù)責(zé)調(diào)用者傳過來的Block回調(diào)。如下，?self.handler = handler;?即負(fù)責(zé)回調(diào)。
@interfaceCM_ObserverInfo_for_Block:NSObject@property(nonatomic,weak)NSObject* observer;@property(nonatomic,copy)NSString* key;@property(nonatomic,copy)CM_ObservingHandlerhandler;@end@implementationCM_ObserverInfo_for_Block- (instancetype)initWithObserver: (NSObject*)observer forKey: (NSString*)key observeHandler: (CM_ObservingHandler)handler{if(self= [superinit]) {? ? ? ? ? ? ? ? _observer = observer;self.key = key;self.handler = handler;? ? }returnself;}@end
【代碼④】的作用是，以及已知的“屬性名”，類型為NSString的靜態(tài)變量?kCMkvoAssiociateObserver_for_Block?來獲取這個(gè)“屬性”觀察者數(shù)組（這個(gè)其實(shí)并不是真正意義的屬性，屬于runtime關(guān)聯(lián)對象的知識范疇，可理解成?觀察者數(shù)組?這樣一個(gè)屬性）。其中，關(guān)于?(__bridge void *)?的知識后面會講到。
調(diào)用者：利用上面的API為被觀察者添加KVO
VC調(diào)用API
#import"NSObject+Block_KVO.h"http://...........- (void)viewDidLoad {? ? [superviewDidLoad];? ? ? ? ObservedObject * object = [ObservedObject new];? ? object.observedNum = @8;#pragma mark - Observed By Block[objectCM_addObserver:selfforKey:@"observedNum"withBlock: ^(idobservedObject,NSString*observedKey,idoldValue,idnewValue) {NSLog(@"Value had changed yet with observing Block");NSLog(@"oldValue---%@",oldValue);NSLog(@"newValue---%@",newValue);? ? }];? ? ? ? object.observedNum = @10;}
2.2 runtime關(guān)鍵API解析
【API注解①】：object_setClass
我們可以在運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建新的class，這個(gè)特性用得不多，但其實(shí)它還是很強(qiáng)大的。你能通過它創(chuàng)建新的子類，并添加新的方法。
但這樣的一個(gè)子類有什么用呢？別忘了Objective-C的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：object內(nèi)部有一個(gè)叫做isa的變量指向它的class。這個(gè)變量可以被改變，而不需要重新創(chuàng)建。然后就可以添加新的ivar和方法了?？梢酝ㄟ^以下命令來修改一個(gè)object的class
object_setClass(myObject, [MySubclassclass]);
這可以用在Key Value Observing。當(dāng)你開始o(jì)bserving an object時(shí)，Cocoa會創(chuàng)建這個(gè)object的class的subclass，然后將這個(gè)object的isa指向新創(chuàng)建的subclass。
【API注解②】：objc_allocateClassPair
objc_allocateClassPair(Class_Nullable superclass,constchar * _Nonnullname,? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? size_t extraBytes)
看起來一切都很簡單，運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建類只需要三步： 1、為"class pair"分配空間（使用?objc_allocateClassPair?). 2、為創(chuàng)建的類添加方法和成員（上例使用?class_addMethod?添加了一個(gè)方法）。 3、注冊你創(chuàng)建的這個(gè)類，使其可用(使用?objc_registerClassPair?)。
為什么這里1和3都說到pair，我們知道pair的中文意思是一對，這里也就是一對類，那這一對類是誰呢？他們就是Class、MetaClass。
需要配置的參數(shù)為： 1、第一個(gè)參數(shù)：作為新類的超類,或用Nil來創(chuàng)建一個(gè)新的根類。
2、第二個(gè)參數(shù)：新類的名稱
3、第三個(gè)參數(shù)：一般傳0
【API注解③】：(__bridge void *)
在 ARC 有效時(shí)，通過?(__bridge void *)?轉(zhuǎn)換 id 和 void * 就能夠相互轉(zhuǎn)換。為什么轉(zhuǎn)換？這是因?yàn)?objc_getAssociatedObject?的參數(shù)要求的。先看一下它的API：
objc_getAssociatedObject(id _Nonnullobject,constvoid* _Nonnull key)
可以知道，這個(gè)“屬性名”的key是必須是一個(gè)?void *?類型的參數(shù)。所以需要轉(zhuǎn)換。關(guān)于這個(gè)轉(zhuǎn)換，下面給一個(gè)轉(zhuǎn)換的例子：
idobj = [[NSObjectalloc] init];void*p = (__bridgevoid*)obj;ido = (__bridgeid)p;
關(guān)于這個(gè)轉(zhuǎn)換可以了解更多：?ARC 類型轉(zhuǎn)換：顯示轉(zhuǎn)換 id 和 void *
當(dāng)然，如果不通過轉(zhuǎn)換使用這個(gè)API，就需要這樣使用：
方式1：
objc_getAssociatedObject(self, @"AddClickedEvent");
方式2：
staticconstvoid*registerNibArrayKey = ?isterNibArrayKey;
NSMutableArray *array= objc_getAssociatedObject(self, registerNibArrayKey);
方式3：
staticconstcharMJErrorKey ='\0';
objc_getAssociatedObject(self,&MJErrorKey);
方式4：
+ (instancetype)cachedPropertyWithProperty:(objc_property_t)property{? ? MJProperty *propertyObj = objc_getAssociatedObject(self,property);//省略}
其中?objc_property_t?是runtime的類型
typedefstructobjc_property *objc_property_t;
2.3 runtime其它API解析
剩下的就是runtime的比較常見API了，這里就不按照上面代碼的順序的講解了。這里只做按runtime的知識范疇將這些API做一個(gè)分類：
runtime：關(guān)聯(lián)對象相關(guān)API
objc_getAssociatedObject(id _Nonnullobject,constvoid* _Nonnull key)objc_setAssociatedObject(id _Nonnullobject,constvoid* _Nonnull key,? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? id _Nullablevalue, objc_AssociationPolicy policy)
runtime：方法替換相關(guān)API
BOOLclass_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp,constchar*types);object_getClass(id _Nullable obj)Methodclass_getInstanceMethod(Class cls, SEL name);constchar*method_getTypeEncoding(Method m);FOUNDATION_EXPORT SELNSSelectorFromString(NSString *aSelectorName);
runtime：消息機(jī)制相關(guān)API
objc_msgSendSuper
KVO
-(void)willChangeValueForKey:(NSString*)key;-(void)didChangeValueForKey:(NSString*)key;
3. 拓展：Delegate實(shí)現(xiàn)KVO
注意：以下都是同一個(gè)文件：NSObject+Block_Delegate.m中寫的
觀察類CM_ObserverInfo需要改一個(gè)屬性，將Block改為一個(gè)Delegate。
@interfaceCM_ObserverInfo : NSObject@property(nonatomic, weak) NSObject * observer;@property(nonatomic, copy) NSString * key;//修改這里@property(nonatomic, assign) id observerDelegate;@end
同樣，觀察類CM_ObserverInfo初始化的時(shí)候也需要相應(yīng)初始這個(gè)新屬性。
@implementationCM_ObserverInfo- (instancetype)initWithObserver: (NSObject*)observer forKey: (NSString*)key{if(self= [superinit]) {? ? ? ? ? ? ? ? _observer = observer;self.key = key;//修改這里self.observerDelegate = (id)observer;? ? }returnself;}@end
暴露給調(diào)用者為被觀察對象添加KVO方法：不需要傳Block了。
#pragma mark -- NSObject Category(KVO Reconstruct)@implementationNSObject(Block_KVO)- (void)CM_addObserver:(NSObject*)observer forKey:(NSString*)key withBlock:(CM_ObservingHandler)observedHandler{//...省略//add this observation info to saved new observer//修改這里CM_ObserverInfo* newInfo = [[CM_ObserverInfoalloc] initWithObserver: observer forKey: key];//...省略}
調(diào)用者：利用上面的API為被觀察者添加KVO
VC調(diào)用API
#import"NSObject+Delegate_KVO.h"http://...........- (void)viewDidLoad {? ? [superviewDidLoad];ObservedObject*object= [ObservedObjectnew];object.observedNum= @8;? ? #pragma mark -ObservedByDelegate[objectCM_addObserver: self forKey: @"observedNum"];object.observedNum= @10;}
VC實(shí)現(xiàn)代理方法
#pragma mark - ObserverDelegate-(void)CM_ObserveValueForKeyPath:(NSString*)keyPath ofObject:(id)object oldValue:(id)oldValue newValue:(id)newValue{NSLog(@"Value had changed yet with observing Delegate");NSLog(@"oldValue---%@",oldValue);NSLog(@"newValue---%@",newValue);}
