KVO底層實(shí)現(xiàn)原理

KVO基本使用

KVO全名Key Value Observing，監(jiān)聽(tīng)屬性的改變。

首先來(lái)看一下KVO的基本用法。

定義DPLPerson類，添加age屬性。

// DPLPerson.h
#import <Foundation/Foundation.h>
NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN
@interface DPLPerson : NSObject
@property (nonatomic, assign) int age;
@end
NS_ASSUME_NONNULL_END

// DPLPerson.m
#import "DPLPerson.h"
@implementation DPLPerson
@end

創(chuàng)建兩個(gè)DPLPerson實(shí)例，為person1的age屬性添加屬性監(jiān)聽(tīng)。

self.person1 = [[DPLPerson alloc] init];
self.person1.age = 1;
    
self.person2 = [[DPLPerson alloc] init];
self.person2.age = 2;
    
[self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];

點(diǎn)擊屏幕時(shí)，改變兩個(gè)實(shí)例的age屬性值。

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    self.person1.age = 11;
    self.person2.age = 22;
}

實(shí)現(xiàn)KVO監(jiān)聽(tīng)方法。

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context {
    NSLog(@"監(jiān)聽(tīng)到%@的%@屬性發(fā)生了改變 --- %@", object, keyPath, change);
}

在對(duì)象釋放時(shí)，將監(jiān)聽(tīng)移除

- (void)dealloc {
    [self.person1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}

當(dāng)我們點(diǎn)擊屏幕時(shí)，控制打印。

監(jiān)聽(tīng)到<DPLPerson: 0x6000031f2cd0>的age屬性發(fā)生了改變 --- {
    kind = 1;
    new = 11;
    old = 1;
}

以上就是KVO的基本使用。

KVO底層實(shí)現(xiàn)

KVO時(shí)怎樣監(jiān)聽(tīng)屬性值改變的呢？

我們同時(shí)修改了person1和person2的age屬性，只有person1的age屬性值的改變觸發(fā)了KVO，我們來(lái)看一下添加監(jiān)聽(tīng)前后，兩個(gè)實(shí)例對(duì)象發(fā)生了什么變化。
在添加監(jiān)聽(tīng)前后分別打印一下person1和person2的類對(duì)象。

NSLog(@"添加KVO之前 --- %@ %@", object_getClass(self.person1), object_getClass(self.person2));
[self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
NSLog(@"添加KVO之后 --- %@ %@", object_getClass(self.person1), object_getClass(self.person2));

打印

添加KVO之前的類 --- person1:DPLPerson, person2:DPLPerson
添加KVO之后的類 --- person1:NSKVONotifying_DPLPerson, person2:DPLPerson

可以看到，為person1添加監(jiān)聽(tīng)之后，person1的類對(duì)象變成了NSKVONotifying_DPLPerson，這并不是我們創(chuàng)建的，而是系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)為DPLPerson創(chuàng)建的子類，可以通過(guò)之前文章中提到的方式，來(lái)驗(yàn)證一下NSKVONotifying_DPLPerson和DPLPerson的關(guān)系。

struct dpl_objc_class {
    Class isa;
    Class superclass;
};
NSLog(@"添加KVO之后的地址 --- person1Class:%p, person1SuperClss:%p, person2Class:%p", object_getClass(self.person1), person1SuperClass->superclass, object_getClass(self.person2));

控制臺(tái)打印如下

添加KVO之后的地址 --- person1Class:0x600000379dd0, person1SuperClss:0x10be3f068, person2Class:0x10be3f068

可以看到person1的類對(duì)象，也就是NSKVONotifying_DPLPerson類對(duì)象的superclass指針，指向的就是DPLPerson類的地址，也就是說(shuō)NSKVONotifying_DPLPerson繼承自DPLPerson類。

我們知道，為屬性賦值實(shí)際上就是調(diào)用-set:方法，在為person1設(shè)置屬性監(jiān)聽(tīng)之后，person1的isa指針發(fā)生了變化，不再指向DPLPerson類，而是指向了NSKVONotifying_DPLPerson類。
也就是說(shuō)，如果在NSKVONotifying_DPLPerson類中，重寫(xiě)-setAge:方法，并在-setAge:方法中調(diào)用監(jiān)聽(tīng)方法-observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)屬性的監(jiān)聽(tīng)。

我們可以通過(guò)代碼來(lái)驗(yàn)證一下。使用運(yùn)行時(shí)函數(shù)，打印NSKVONotifying_DPLPerson類中的方法。

// 打印類中的方法
- (void)printMethodsWithClass:(Class)cls {
    unsigned int count;
    Method *methodList = class_copyMethodList(cls, &count);
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        Method method = methodList[i];
        NSString *methodName = NSStringFromSelector(method_getName(method));
        NSLog(@"%@", methodName);
    }

    free(methodList);
}

// 在設(shè)置KVO之后調(diào)用
[self printMethodsWithClass:object_getClass(self.person1)];

打印

setAge:
class
dealloc
_isKVOA

可以看到NSKVONotifying_DPLPerson類確實(shí)重寫(xiě)了-setAge:方法。

我們可以打印出NSKVONotifying_DPLPerson類中-setAge:的方法指針，看一下它里面具體調(diào)用了什么方法。

NSLog(@"添加KVO之后 --- %p", [self.person1 methodForSelector:@selector(setAge:)]);
NSLog(@"斷點(diǎn)需要");

在斷點(diǎn)需要處打個(gè)斷點(diǎn)，控制臺(tái)打印方法的IMP（方法）指針。

2019-02-25 18:20:55.092328+0800 kvo01[2456:1339986] 添加KVO之后 --- 0x104ceacf2
(lldb) p (IMP)0x104ceacf2
(IMP) $0 = 0x0000000104ceacf2 (Foundation`_NSSetIntValueAndNotify)

可以看到-setAge方法中調(diào)用了Foundtion框架中的_NSSetIntValueAndNotify方法。

Foundtion框架中_NSSetXXXValueAndNotify系列方法，是實(shí)現(xiàn)KVO對(duì)關(guān)鍵。
其中XXX取決于被監(jiān)聽(tīng)屬性的類型。本例中age為int類型，所以會(huì)調(diào)用_NSSetIntValueAndNotify方法；如果被監(jiān)聽(tīng)屬性為Double類型，那么將會(huì)調(diào)用_NSSetDoubleValueAndNotify方法，以此類推。

NSKVONotifying_DPLPerson內(nèi)部setAge方法實(shí)現(xiàn)

這里我們可以給出NSKVONotifying_DPLPerson內(nèi)部的大概實(shí)現(xiàn)的偽代碼

#import "NSKVONotifying_DPLPerson.h"

@implementation NSKVONotifying_DPLPerson

- (void)setAge:(int)age {
    // 調(diào)用Foundtion中_NSSetXXXValueAndNotify系列方法
    _NSSetIntValueAndNotify(age);
}

void _NSSetIntValueAndNotify(int age) {
    // 先調(diào)用對(duì)象的willChangeValueForKey
    [self willChangeValueForKey:@"age"];
    // 調(diào)用父類的set方法，修改屬性值
    [super setAge:age];
    // 修改屬性值之后，調(diào)用對(duì)象的didChangeValueForKey
    [self didChangeValueForKey:@"age"];
}

- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key {
    // 調(diào)用-observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法，通知屬性改變
    [observer observeValueForKeyPath:key ofObject:self change:change context:context];
}

@end

NSKVONotifying_DPLPerson內(nèi)部其他方法實(shí)現(xiàn)

從上面的打印可以看到，NSKVONotifying_DPLPerson內(nèi)部除了重寫(xiě)了父類的set方法，還重寫(xiě)了class方法，并且實(shí)現(xiàn)了dealloc和_isKVOA方法。

在添加監(jiān)聽(tīng)之后，調(diào)用class方法來(lái)看一下person1的類型

NSLog(@"添加KVO之后 --- %@", [self.person1 class]);

打印

添加KVO之后 --- DPLPerson

person1的isa指針明明已經(jīng)指向的是NSKVONotifying_DPLPerson，而class方法卻依然返回DPLPerson，可見(jiàn)其內(nèi)部重寫(xiě)了class方法，并且返回其父類。
這樣做了原因就是為了隱藏NSKVONotifying_DPLPerson類的存在，讓開(kāi)發(fā)者忽略這個(gè)類的存在。

dealloc用于處理運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建這個(gè)類的銷毀。

_isKVOA返回YES

手動(dòng)觸發(fā)KVO

有時(shí)候我們不改變屬性值，依然想要觸發(fā)KVO監(jiān)聽(tīng)，那么我們?cè)撛趺醋瞿兀?/p>

前面已經(jīng)給出了整個(gè)KVO底層的實(shí)現(xiàn)

  • 運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建子類
  • 重寫(xiě)set方法，調(diào)用_NSSetXXXValueAndNotify
  • willChangeValueForKey
  • 調(diào)用父類set方法為屬性賦值
  • didChangeValueForKey
  • 調(diào)用監(jiān)聽(tīng)方法

想要手動(dòng)出發(fā)KVO，只要調(diào)用willChangeValueForKey和didChangeValueForKey這兩個(gè)方法就可以了。

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    [self.person1 willChangeValueForKey:@"age"];
    [self.person1 didChangeValueForKey:@"age"];
}

當(dāng)我們點(diǎn)擊屏幕時(shí)，即使沒(méi)有修改屬性值，同樣會(huì)觸發(fā)監(jiān)聽(tīng)方法。

監(jiān)聽(tīng)到<DPLPerson: 0x6000028b2f70>的age屬性發(fā)生了改變 --- {
    kind = 1;
    new = 1;
    old = 1;
}
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