iOS中的KVO簡(jiǎn)介

1.概述

很多童鞋在iOS開(kāi)發(fā)中都聽(tīng)過(guò)所謂的KVO，其實(shí)這只是一個(gè)縮寫(xiě)，也只是一種開(kāi)發(fā)模式，它的全稱是Key-Value Observing (觀察者模式) 是蘋(píng)果Fundation框架下提供的一種開(kāi)發(fā)機(jī)制，使用KVO，可以方便地對(duì)指定對(duì)象的某個(gè)屬性進(jìn)行觀察，當(dāng)屬性發(fā)生變化時(shí)，進(jìn)行通知，告訴開(kāi)發(fā)者屬性舊值和新值對(duì)應(yīng)的內(nèi)容這種開(kāi)發(fā)模式在實(shí)際開(kāi)發(fā)中應(yīng)用場(chǎng)景還是很多的，同時(shí)也是很多大企業(yè)在面試過(guò)程中必不可少的面試題之一，也是考察中高級(jí)程序員的核心標(biāo)準(zhǔn)，所以，搞清楚KVO的原理和使用方法也是所有iOS程序員的必備的技能和核心基礎(chǔ)。

2.原理

要了解KVO的機(jī)制我們必須對(duì)KVO底層實(shí)現(xiàn)要有一定的掌握。蘋(píng)果 使用了 isa 混寫(xiě)（isa-swizzling）來(lái)實(shí)現(xiàn) KVO 。也就是說(shuō)當(dāng)觀察對(duì)象A時(shí)，KVO機(jī)制動(dòng)態(tài)創(chuàng)建一個(gè)新的名為：NSKVONotifying_A 的新類，該類繼承自對(duì)象A的本類，且 KVO 為 NSKVONotifying_A 重寫(xiě)觀察屬性的 setter 方法，setter 方法會(huì)負(fù)責(zé)在調(diào)用原 setter 方法之前和之后，通知所有觀察對(duì)象屬性值的更改情況。
（備注： isa 混寫(xiě)（isa-swizzling）isa：is a kind of ； swizzling：混合，攪合；）

說(shuō)起isa指針，我們可以用下面的兩個(gè)圖來(lái)解釋：

isa指針

上圖我們可以看到，一個(gè)實(shí)例變量的isa指針是指向它的類對(duì)象的，然而一個(gè)類對(duì)象的isa指針是指向其元類對(duì)象。一層一層的遞進(jìn)。而KVO在被創(chuàng)建的時(shí)候則會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)NSKVONotifying_A 的新類，而實(shí)例對(duì)象的isa則會(huì)指向這個(gè)新類，新類的isa指針則繼續(xù)指向這個(gè)實(shí)例對(duì)象的類對(duì)象，從而監(jiān)聽(tīng)這個(gè)類對(duì)象屬性的set方法，用兩張圖來(lái)打個(gè)比方，假如我們新建一個(gè)Person對(duì)象，如果沒(méi)有使用KVO應(yīng)該是這樣的：

普通創(chuàng)建類
使用KVO之后

這里我使用了兩張MJ老師制作的PPT來(lái)引用我上述的說(shuō)法，MJ老師做的圖相當(dāng)?shù)那宄椭庇^，我們可以看到，在普通沒(méi)有使用KVO時(shí)，我們創(chuàng)建一個(gè)Person類之后Person的實(shí)例對(duì)象的isa指針是直接指向其類對(duì)象的，然后由類對(duì)象來(lái)處理屬性和屬性對(duì)應(yīng)的setter方法，但是第二個(gè)圖我們就可以看到，如果使用了KVO之后，那系統(tǒng)就會(huì)通過(guò)Runtime機(jī)制動(dòng)態(tài)創(chuàng)建一個(gè)NSKVONotifying_A的對(duì)象，而Person的isa指針就會(huì)指向這個(gè)類對(duì)象，由這個(gè)對(duì)象去監(jiān)聽(tīng)Person的類對(duì)象。

NSKVONotifying_A子類setter方法剖析

KVO 的鍵值觀察通知依賴于 NSObject 的兩個(gè)方法:willChangeValueForKey:和 didChangevlueForKey:，在存取數(shù)值的前后分別調(diào)用 2 個(gè)方法：被觀察屬性發(fā)生改變之前，willChangeValueForKey:被調(diào)用，通知系統(tǒng)該 keyPath 的屬性值即將變更；當(dāng)改變發(fā)生后， didChangeValueForKey: 被調(diào)用，通知系統(tǒng)該 keyPath 的屬性值已經(jīng)變更；之后， observeValueForKey:ofObject:change:context: 也會(huì)被調(diào)用。且重寫(xiě)觀察屬性的 setter 方法這種繼承方式的注入是在運(yùn)行時(shí)而不是編譯時(shí)實(shí)現(xiàn)的。KVO 為子類的觀察者屬性重寫(xiě)調(diào)用存取方法的工作原理在代碼中相當(dāng)于：

-(void)setName:(NSString *)newName{
    [self willChangeValueForKey:@"name"];    //KVO 在調(diào)用存取方法之前總調(diào)用
    [super setValue:newName forKey:@"name"]; //調(diào)用父類的存取方法
    [self didChangeValueForKey:@"name"];     //KVO 在調(diào)用存取方法之后總調(diào)用
}
ps:注意點(diǎn)：

觀察者觀察的是屬性，只有遵循 KVO 變更屬性值的方式才會(huì)執(zhí)行 KVO 的回調(diào)方法，例如是否執(zhí)行了 setter 方法、或者是否使用了 KVC 賦值。
如果賦值沒(méi)有通過(guò) setter 方法或者 KVC，而是直接修改屬性對(duì)應(yīng)的成員變量，例如：僅調(diào)用 _name = @"newName"，這時(shí)是不會(huì)觸發(fā) KVO 機(jī)制，更加不會(huì)調(diào)用回調(diào)方法的。
所以使用 KVO 機(jī)制的前提是遵循 KVO 的屬性設(shè)置方式來(lái)變更屬性值。

3.如何使用

那么在接觸完KVO的原理和概念之后我們就要了解如何去使用KVO了，其實(shí)KVO的使用并不難，我們這就來(lái)上代碼：

1. 注冊(cè)O(shè)bserver：
- (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context;

即：

addObserver:forKeyPath:options:context:

上述的參數(shù)含義：
observer：觀察者，需要響應(yīng)屬性變化的對(duì)象。該對(duì)象必須實(shí)現(xiàn) observeValueForKeyPath:ofObject:change:context: 方法。
keyPath：要觀察的屬性名稱。要和屬性聲明的名稱一致。
options：對(duì)KVO機(jī)制進(jìn)行配置，修改KVO通知的時(shí)機(jī)以及通知的內(nèi)容。
context：context是一個(gè)c指針，可以傳入任意類型的對(duì)象，在觀察者接收通知回調(diào)的方法 observeValueForKeyPath:ofObject:change:context: 中可以接收到這個(gè)對(duì)象，是KVO中的一種傳值方式。這個(gè)參數(shù)可以用來(lái)區(qū)分同一對(duì)象對(duì)同一個(gè)屬性的多個(gè)不同的監(jiān)聽(tīng)。

這里有兩點(diǎn)是需要注意的：

  1. observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法的對(duì)象是目標(biāo)對(duì)象，observer是觀察者對(duì)象，keyPath是目標(biāo)對(duì)象的屬性。

  2. 注意，在注冊(cè)了Observer后，一定要在合適時(shí)機(jī)移除注冊(cè)，否則會(huì)crash。移除注冊(cè)的兩種方法：

- (void)removeObserver:(NSObject *)anObserver
            forKeyPath:(NSString *)keyPath

- (void)removeObserver:(NSObject *)observer
            forKeyPath:(NSString *)keyPath
               context:(void *)context

蘋(píng)果官方推薦的方式是，在init的時(shí)候進(jìn)行addObserver，在dealloc時(shí)removeObserver，這樣可以保證add和remove是成對(duì)出現(xiàn)的，是一種比較理想的使用方式。
第二種方法帶有context屬性，主要是用來(lái)區(qū)分不同的觀察者Observer的。
如果observer沒(méi)有監(jiān)聽(tīng)keyPath屬性，則調(diào)用這兩個(gè)方法會(huì)拋出異常并崩潰。所以，必須確保先注冊(cè)了觀察者，才能調(diào)用移除方法。。實(shí)際上，在添加觀察者的時(shí)候，觀察者對(duì)象與被觀察屬性所屬的對(duì)象都不會(huì)被retain，然而在這些對(duì)象被釋放后，相關(guān)的監(jiān)聽(tīng)信息卻還存在，KVO做的處理是直接讓程序崩潰。

  1. options參數(shù)是一個(gè)枚舉類型，共有四種取值方式：
enum {
NSKeyValueObservingOptionNew = 0x01, //新值
NSKeyValueObservingOptionOld = 0x02, //舊值
NSKeyValueObservingOptionInitial = 0x04, //
NSKeyValueObservingOptionPrior = 0x08
};
  • NSKeyValueObservingOptionNew：接收方法中使用change參數(shù)傳入變化后的新值，鍵為：NSKeyValueChangeNewKey；
  • NSKeyValueObservingOptionOld：接收方法中使用change參數(shù)傳入變化前的舊值，鍵為：NSKeyValueChangeOldKey；
  • NSKeyValueObservingOptionInitial：注冊(cè)之后立即調(diào)用一次接收方法。如果還如果配置了NSKeyValueObservingOptionNew，change參數(shù)內(nèi)容會(huì)包含新值，鍵為：NSKeyValueChangeNewKey。
  • NSKeyValueObservingOptionPrior：如果加入這個(gè)參數(shù)，接收方法會(huì)在變化前后分別調(diào)用一次，共兩次，變化前的通知change參數(shù)包含notificationIsPrior = 1。其他內(nèi)容根據(jù)NSKeyValueObservingOptionNew和NSKeyValueObservingOptionOld的配置確定。

  1. 注意：options參數(shù)可以配置多個(gè)，如：NSKeyValueObservingOptionNew|NSKeyValueObservingOptionOld，使用 | 或運(yùn)算符連接。

  2. 調(diào)用addObserver:forKeyPath:options:context:方法時(shí)，觀察者對(duì)象與被觀察屬性所屬的對(duì)象都不會(huì)被retain，也就是說(shuō)，引用計(jì)數(shù)不會(huì)加1。

  3. 可以重復(fù)添加監(jiān)聽(tīng)：可以多次調(diào)用addObserver:..方法，將同一對(duì)象注冊(cè)為同一屬性的的觀察者（參數(shù)可以完全相同，可以使用context參數(shù)進(jìn)行區(qū)分）。這些觀察者會(huì)并存。

2.接收通知

當(dāng)被監(jiān)聽(tīng)的屬性的值發(fā)生變化時(shí)，KVO會(huì)自動(dòng)通知注冊(cè)了的觀察者。上文提到，觀察者必須實(shí)現(xiàn)以下方法，這個(gè)方法就是觀察者接收通知的方法：

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary *)change context:(void *)context

參數(shù):

object：目標(biāo)對(duì)象，即所監(jiān)聽(tīng)的對(duì)象，也就是所監(jiān)聽(tīng)的屬性所屬的對(duì)象。
change：是傳入的變化量，通過(guò)在注冊(cè)時(shí)用options參數(shù)進(jìn)行的配置，會(huì)包含不同的內(nèi)容。

  1. change參數(shù)

除了根據(jù)options參數(shù)控制的change參數(shù)內(nèi)容，默認(rèn)change參數(shù)會(huì)包含一個(gè)NSKeyValueChangeKindKey鍵值對(duì)，傳遞被監(jiān)聽(tīng)屬性的變化類型：

typedef NS_ENUM(NSUInteger, NSKeyValueChange) {
    NSKeyValueChangeSetting = 1,
    NSKeyValueChangeInsertion = 2,
    NSKeyValueChangeRemoval = 3,
    NSKeyValueChangeReplacement = 4,
};
  • NSKeyValueChangeSetting：屬性的值被重新設(shè)置；
  • NSKeyValueChangeInsertion、NSKeyValueChangeRemoval NSKeyValueChangeReplacement：表示更改的是集合屬性，分別代表插入、刪除、替換操作。
  • 如果NSKeyValueChangeKindKey參數(shù)是針對(duì)集合屬性的三個(gè)之一，change參數(shù)還會(huì)包含一個(gè)NSKeyValueChangeIndexesKey鍵值對(duì)，表示變化的index。
  1. change字典里，新值的key為“new”，舊值的key為“old”，變化類型的key為“kind”。
3. 示例
-(void)setKVO{
    _p = [[Person alloc]init];
    [_p addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew  | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
    
}

//點(diǎn)擊改變對(duì)象的名字
-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    _p.name = @"leon";
}

//接收改變的新舊值
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSString *,id> *)change context:(void *)context
{
    // NSKeyValueChangeNewKey == @"new"
    NSString *new = change[NSKeyValueChangeNewKey];
    // NSKeyValueChangeOldKey == @"old"
    NSString *old = change[NSKeyValueChangeOldKey];
    
    NSLog(@"%@-%@",new,old);
}

本文參考鏈接：
iOS 關(guān)于KVO的一些總結(jié)
iOS開(kāi)發(fā) -- KVO的實(shí)現(xiàn)原理與具體應(yīng)用

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