本篇會(huì)對(duì)KVO的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行探究，不涉及太多KVO的使用方法，但是會(huì)有一些使用時(shí)的思考。
一、使用上的疑問(wèn)
1.keyPath是什么
當(dāng)我們使用@property時(shí)候，keyPath是指的是我們的屬性名，實(shí)例變量或者是存取方法？
:point_down: 對(duì)一個(gè)屬性值使用@synthesize重新定義了存儲(chǔ)變量
```
# import"Person.h"
@interface Student:Person
@property(nonatomic,strong)NSString* mark;
@end
@implementation ?Student
@synthesizemark = abc;
- (void)setMark:(NSString*)newMark {
?abc = newMark;
}
- (NSString*)mark {
returnabc;
}
main() {?
Student *stu = [[Student alloc] init];?
stu.mark =@"65";
?StudentKvoObserver *stuObserver = [[StudentKvoObserver alloc] initWithStudent:stu]; [stuObserver addObserverForKeyPath:@"mark"];
```
// 重命名get方法stu.mark =@"85";}
實(shí)際結(jié)果是，能夠監(jiān)聽(tīng)到mark值的變化，反之，我將mark替換成真正的實(shí)例變量abc時(shí)，無(wú)法獲取狀態(tài)。
現(xiàn)在想想其實(shí)答案早就存在了，我們不做顯示的@synthesize的指定時(shí)，其實(shí)等價(jià)于 @synthesize mark = _mark; ，由此看來(lái)keyPath實(shí)際指的并不是真正存儲(chǔ)你數(shù)據(jù)的變量。
2.KVO是否能夠繼承
我是否能夠監(jiān)聽(tīng)我父類(lèi)里的屬性，哪怕他并沒(méi)有暴露出來(lái)？通過(guò)某些手段得（猜）到了keyPath，然后去監(jiān)聽(tīng)它甚至是KVC修改他的值。
子類(lèi)繼承父類(lèi)的一個(gè)屬性，當(dāng)這個(gè)屬性被改變時(shí)，KVO能否觀(guān)察到？
子類(lèi)繼承父類(lèi)的一個(gè)未暴露的屬性，當(dāng)這個(gè)屬性被改變時(shí)，KVO能否觀(guān)察到？
子類(lèi)繼承父類(lèi)屬性并重寫(xiě)了它的setter方法，當(dāng)這個(gè)屬性被改變時(shí)，KVO能否觀(guān)察到？
// Person類(lèi)@interfacePerson:NSObject
@property(nonatomic,strong)NSString*firstName;
@property(nonatomic,strong)NSString*lastName;
@property(nonatomic,strong,readonly)NSString*fullName;
- (void)setNewInnerName:(NSString*)str;
@end
@interfacePerson()
@property(nonatomic,strong)NSString*innerName;
@end@implementationPerson
- (void)setNewInnerName:(NSString*)str {
self.innerName = str;// 通過(guò)get、set訪(fǎng)問(wèn) 觸發(fā)KVO
// [self setValue:str forKey:@"innerName"];
// KVC方式,其實(shí)調(diào)用的也是setter方法 觸發(fā)KVO
// _innerName = str;
// 直接訪(fǎng)問(wèn)成員變量，不觸發(fā)KVO}
// Student類(lèi)
@interface ?Student:Person
@end
@implementationStudent
- (void)setFirstName:(NSString*)firstName {
NSLog(@"重寫(xiě)的setFirstName方法");
}
@end
// 執(zhí)行文件
main() {
?Person *p = [[Person alloc] init];?
p.firstName =@"zhao";?
p.lastName =@"zhiyu";
?PersonKvoObserver *personKvoObserver = [[PersonKvoObserver alloc]initWithPerson:p];?
[personKvoObserver addObserverForKeyPath:@"fullName"];
// 屬性關(guān)聯(lián)
[personKvoObserver addObserverForKeyPath:@"innerName"];
// 內(nèi)部屬性
p.firstName =@"zhao1";
?[p setNewInnerName:@"newInnerNmame"];
// 沒(méi)有暴露的屬性的get、set方法被調(diào)用時(shí)，也會(huì)發(fā)送通知// 子類(lèi)的屬性監(jiān)聽(tīng)
Student *stu = [[Student alloc] init];
?stu.firstName =@"stu";?
stu.lastName =@"dent";
?StudentKvoObserver *stuObserver = [[StudentKvoObserver alloc] initWithStudent:stu]; [stuObserver addObserverForKeyPath:@"fullName"];// 子類(lèi)繼承屬性依舊被監(jiān)聽(tīng)[stuObserver addObserverForKeyPath:@"firstName"];// 重寫(xiě)方法,不加super,依舊會(huì)監(jiān)聽(tīng)kvo[stuObserver addObserverForKeyPath:@"innerName"];??
stu.firstName =@"stu1";
stu.lastName =@"dent1";
?[stu setNewInnerName:@"newInnerNmame"];
// 沒(méi)有暴露的屬性的get、set方法被調(diào)用時(shí)，也會(huì)發(fā)送通知}
通過(guò)上面的例子，我們能看出幾點(diǎn)：
①通過(guò)KVO，能觀(guān)察父類(lèi)的屬性值。
②只要知道了keyPath，不管有沒(méi)有暴露方法，依舊可以通過(guò)KVO方式觀(guān)察值的變化，而且同屬性一樣，可以被繼承。
③子類(lèi)重寫(xiě)父類(lèi)的set方法，也并不會(huì)影響KVO的觀(guān)察。
從這兒開(kāi)始就有點(diǎn)好奇了，這個(gè)KVO是否通過(guò)子類(lèi)化的方法實(shí)現(xiàn)？那如何讓子類(lèi)的繼承屬性也能被監(jiān)聽(tīng)到？了解到KVO依賴(lài)setter方法的重寫(xiě)，那我子類(lèi)重寫(xiě)的setter方法之后，為什么子類(lèi)繼承屬性的監(jiān)聽(tīng)依然生效？
3.跨線(xiàn)程的監(jiān)聽(tīng)
我們知道使用Notification時(shí)，跨線(xiàn)程發(fā)送通知是無(wú)法被接受到的，那么現(xiàn)在看看KVO在多線(xiàn)程中的表現(xiàn)。
// 在兩個(gè)線(xiàn)程定義目標(biāo)和觀(guān)察者
dispatch_queue_t ?concurrentQueue = dispatch_queue_create("my.concurrent.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
// dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
__block Student *stu1 =nil;
dispatch_async(concurrentQueue, ^{// 對(duì)象屬性
stu1 = [[Student alloc] init];
NSLog(@"Student %@",[NSDate ?new]);?
stu1.lastName =@"yyyyyyy";?
});
__block StudentKvoObserver *stuObserver1;
dispatch_async(concurrentQueue, ^{?
sleep(2);?
stuObserver1 = [[StudentKvoObserver alloc] initWithStudent:stu1];
?[stuObserver1 addObserverForKeyPath:@"fullName"];
// 子類(lèi)繼承屬性依舊被監(jiān)聽(tīng)
NSLog(@" StudentKvoObserver %@",[NSDate new]); }); dispatch_barrier_async(concurrentQueue, ^{
NSLog(@"dispatch_barrier_async %@",[NSDate new]);
NSLog(@"zzzzzz start%@",[NSDate new]);
?stu1.lastName =@"zzzzzz";
NSLog(@"zzzzzz end%@",[NSDate new]); });
輸出結(jié)果
2016-10-11 10:46:53.319 KVCLearn[3364:331572] Student 2016-10-11 02:46:53 +0000
2016-10-11 10:46:55.324 KVCLearn[3364:331578] StudentKvoObserver 2016-10-11 02:46:55 +0000
2016-10-11 10:46:55.325 KVCLearn[3364:331578] dispatch_barrier_async 2016-10-11 02:46:55 +0000
2016-10-11 10:46:55.325 KVCLearn[3364:331578] zzzzzz start2016-10-11 02:46:55 +0000
2016-10-11 10:46:55.326 KVCLearn[3364:331578] fullName
{
kind = 1;
new = “(null)zzzzzz”;
old = “(null)yyyyyyy”;
}
2016-10-11 10:46:55.326 KVCLearn[3364:331578] zzzzzz end2016-10-11 02:46:55 +0000
可以看到在兩個(gè)不同的線(xiàn)程里創(chuàng)建的Observer和Target，觀(guān)察變化也是能夠生效的。
這里有一個(gè)關(guān)于GCD的問(wèn)題，這里我使用了dispatch_barrier_async，分發(fā)到自定義的并發(fā)隊(duì)列上，這時(shí)barrier是正常工作的，保證了第三個(gè)task在前兩個(gè)執(zhí)行完之后執(zhí)行。但是當(dāng)我直接使用系統(tǒng)全局的并發(fā)隊(duì)列時(shí)，barrier不起作用，不能保證他們的執(zhí)行順序。這里希望有高人看見(jiàn)了能解答下。
二、實(shí)現(xiàn)探究
1.API接口
Foundation里關(guān)于KVO的部分都定義在NSKeyValueObserving.h中，KVO通過(guò)以下三個(gè)NSObject分類(lèi)實(shí)現(xiàn)。
NSObject(NSKeyValueObserving)
NSObject(NSKeyValueObserverRegistration)
NSObject(NSKeyValueObservingCustomization)
這里會(huì)從NSObject (NSKeyValueObserverRegistration) 的 - addObserver:forKeyPath:options:context: 為入口，去一步步分析如何整個(gè)KVO的實(shí)現(xiàn)方式。
2.先說(shuō)結(jié)論
實(shí)現(xiàn)方式：
一個(gè)對(duì)象在被調(diào)用addObserver方法時(shí)，會(huì)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建一個(gè)KVO前綴的原類(lèi)的子類(lèi)，用來(lái)重寫(xiě)所有的setter方法，并且該子類(lèi)的 - (Class) class 和 - (Class) superclass 方法會(huì)被重寫(xiě)，返回父類(lèi)（原始類(lèi)）的Class。最后會(huì)將當(dāng)前對(duì)象的類(lèi)改為這個(gè)KVO前綴的子類(lèi)。
比較繞，讓我們來(lái)看個(gè)例子。比如說(shuō)類(lèi)Person的實(shí)例person調(diào)用了addObserver方法時(shí)，addObserver方法內(nèi)部給你創(chuàng)建了一個(gè)KVOPerson類(lèi)，KVOPerson的所有的setter方法會(huì)被重寫(xiě)，它的class和superClass方法會(huì)被改寫(xiě)成返回Person和NSObject，之后使用 object_setClass 將KVOPerson設(shè)置成person的class。
當(dāng)我們調(diào)用person的setName方法時(shí)，實(shí)際是調(diào)用的一個(gè)KVOPerson實(shí)例的setName方法，但由于重寫(xiě)了class，在外部看不出來(lái)其中的差別。在setter方法中，我們?cè)趯?shí)際值被改變的前后回調(diào)用 - (void)willChangeValueForKey:(NSString *)key; 和 - (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key; 方法，通知觀(guān)察者值的變化。
3.代碼
源碼是來(lái)自GNUSetup里的Foundation，據(jù)說(shuō)和apple的實(shí)現(xiàn)類(lèi)似，只是相關(guān)API的版本會(huì)比較老一些。我們先從addObserver方法開(kāi)始。
@implementationNSObject(NSKeyValueObserverRegistration)- (void) addObserver: (NSObject*)anObserver forKeyPath: (NSString*)aPath options: (NSKeyValueObservingOptions)options context: (void*)aContext{ ....// 1.使用當(dāng)前類(lèi)創(chuàng)建GSKVOReplacement對(duì)象r = replacementForClass([selfclass]); .... info = (GSKVOInfo*)[selfobservationInfo];if(info ==nil) { info = [[GSKVOInfo alloc] initWithInstance:self]; [selfsetObservationInfo: info];//2.重新設(shè)置classobject_setClass(self, [r replacement]); } ....//3.重寫(xiě)replace的setter方法[r overrideSetterFor: aPath];//4.注冊(cè)當(dāng)前類(lèi)和觀(guān)察者到全局表中[info addObserver: anObserver forKeyPath: aPath options: options context: aContext];}
忽略了一些分支，可以看到主要為上面四個(gè)步驟。我們可以一個(gè)一個(gè)拆開(kāi)來(lái)看。
replacementForClass
// 單例生成一個(gè)GSKVOReplacement對(duì)象，保證一個(gè)類(lèi)只有一個(gè)KVO子類(lèi)staticGSKVOReplacement *replacementForClass(Class c){ GSKVOReplacement *r; setup(); [kvoLock lock]; r = (GSKVOReplacement*)NSMapGet(classTable, (void*)c);if(r ==nil) { r = [[GSKVOReplacement alloc] initWithClass: c];NSMapInsert(classTable, (void*)c, (void*)r); } [kvoLock unlock];returnr;}- (id) initWithClass: (Class)aClass{NSValue*template;NSString*superName;NSString*name; original = aClass; superName =NSStringFromClass(original); name = [@"GSKVO"stringByAppendingString: superName];// 添加前綴template = GSObjCMakeClass(name, superName,nil);// 通過(guò)objc_allocateClassPair得到class指針GSObjCAddClasses([NSArrayarrayWithObject: template]);// objc_registerClassPair注冊(cè)classreplacement =NSClassFromString(name);// 前面動(dòng)態(tài)生成且注冊(cè)了GSKVO子類(lèi)，然后就可以通過(guò)該方法得到// 添加模板類(lèi)的一些方法，包括重寫(xiě)class和superClass讓對(duì)象類(lèi)型不暴露，// setValue:forkey在數(shù)據(jù)改變前后加上willChange和didChange方法GSObjCAddClassBehavior(replacement, baseClass);/* Create the set of setter methods overridden.
*/keys = [NSMutableSetnew];returnself;}
object_setClass(self, [r replacement]);
// replace就是新生成的KVOXXX的class@interfaceGSKVOReplacement:NSObject{ Class original;/* The original class */Class replacement;/* The replacement class */NSMutableSet*keys;/* The observed setter keys */}replacement =NSClassFromString(name);// 在initWithClass方法中賦值
overrideSetterFor
重寫(xiě)setter方法，在值改變前后添加上willChange&didChange- (void) overrideSetterFor: (NSString*)aKey{if([keys member: aKey] ==nil) {NSMethodSignature*sig;// 當(dāng)前key值對(duì)應(yīng)setter的方法簽名SEL sel;// 當(dāng)前key值對(duì)應(yīng)setter的方法名selectorIMP imp;// 當(dāng)前key值對(duì)應(yīng)setter的函數(shù)指針I(yè)MPconstchar*type;NSString*a[2];unsignedi;BOOLfound =NO;// 得到setXxxx:和_setXxxx:方法名a[0] = [NSStringstringWithFormat:@"set%@%@:", tmp, suffix]; a[1] = [NSStringstringWithFormat:@"_set%@%@:", tmp, suffix];for(i =0; i <2; i++) {/*
得到方法簽名
*/sel =NSSelectorFromString(a[i]); sig = [original instanceMethodSignatureForSelector: sel]; type = [sig getArgumentTypeAtIndex:2];// 第三個(gè)參數(shù)即入?yún)⒌念?lèi)型switch(*type) {// 字符case_C_CHR:case_C_UCHR: imp = [[GSKVOSetter class] instanceMethodForSelector:@selector(setterChar:)];// 返回setterChar:函數(shù)的函數(shù)指針I(yè)MPbreak;// 對(duì)象、類(lèi)、指針case_C_ID:case_C_CLASS:case_C_PTR: imp = [[GSKVOSetter class] instanceMethodForSelector:@selector(setter:)];// 返回setter:函數(shù)的函數(shù)指針I(yè)MP，后面有詳解break;break; ....default: imp =0;break; }if(imp !=0) {if(class_addMethod(replacement, sel, imp, [sig methodType]))// 將原sel和新imp加到replacement類(lèi)中去{ found =YES; }else{NSLog(@"Failed to add setter method for %s to %s", sel_getName(sel), class_getName(original)); } } }if(found ==YES) { [keys addObject: aKey]; } }}
這個(gè)步驟是將keypath對(duì)應(yīng)的setter方法重寫(xiě)找出來(lái)，把原有的SEL函數(shù)名和重寫(xiě)后的實(shí)現(xiàn)IMP加入到子類(lèi)中去。這樣做，新生成的子類(lèi)就有和原父類(lèi)一樣表現(xiàn)了，再加上之前的class替換，在KVO的對(duì)外接口上已經(jīng)沒(méi)有差別。這里也解釋了我一開(kāi)始的問(wèn)題，keypath到底指的是什么，其實(shí)是setter方法，或者說(shuō)方法名的后綴。因?yàn)槲覀冇聾property生成了默認(rèn)的set方法是滿(mǎn)足規(guī)范的，所以會(huì)將keypath和property關(guān)聯(lián)起來(lái)。
// setter方法的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)@implementationGSKVOSetter- (void) setter: (void*)val{NSString*key; Class c = [selfclass];void(*imp)(id,SEL,void*); imp = (void(*)(id,SEL,void*))[c instanceMethodForSelector: _cmd]; key = newKey(_cmd);if([c automaticallyNotifiesObserversForKey: key] ==YES) {// pre setting code here[selfwillChangeValueForKey: key]; (*imp)(self, _cmd, val);// post setting code here[selfdidChangeValueForKey: key]; }else{ (*imp)(self, _cmd, val); } RELEASE(key);}
對(duì)于這個(gè)setter方法的實(shí)現(xiàn)，我其實(shí)是沒(méi)大看懂的。 [c instanceMethodForSelector: _cmd]; 這個(gè)取到的imp，應(yīng)該是當(dāng)前方法的函數(shù)指針（GSKVOSetter的setter），后面也是直接調(diào)用的該imp實(shí)現(xiàn)。沒(méi)有找到這個(gè)setter是如何和原類(lèi)方法中實(shí)際的setter聯(lián)系起來(lái)的，之前通過(guò)sig方法簽名也只取出了sel，原有實(shí)現(xiàn)并沒(méi)有出現(xiàn)。希望有大?？吹竭@個(gè)能給我解答一下。
-(void) addObserver: forKeyPath: options: context:
這個(gè)部分就是觀(guān)察者的注冊(cè)了。通過(guò)以下類(lèi)圖可以很方便得看到，所有的類(lèi)的KVO觀(guān)察都是通過(guò)infoTable管理的。以被觀(guān)察對(duì)象實(shí)例作key，GSKVOInfo對(duì)象為value的形式保存在infoTable表里，每個(gè)被觀(guān)察者實(shí)例會(huì)對(duì)應(yīng)多個(gè)keypath，每個(gè)keypath會(huì)對(duì)應(yīng)多個(gè)observer對(duì)象。順帶提一下，關(guān)于Notification的實(shí)現(xiàn)也類(lèi)似，也是全局表維護(hù)通知的注冊(cè)監(jiān)聽(tīng)者和通知名。
GSKVOInfo的結(jié)構(gòu)可以看出來(lái)，一個(gè)keyPath可以對(duì)應(yīng)有多個(gè)觀(guān)察者。其中觀(guān)察對(duì)象的實(shí)例和option打包成GSKVOObservation對(duì)象保存在一起。
三、總結(jié)
看完了KVO的實(shí)現(xiàn)部分，我們?cè)倩剡^(guò)頭來(lái)看開(kāi)頭提到的幾個(gè)問(wèn)題。
keyPath是什么
首先keyPath，是對(duì)于setter方法的關(guān)聯(lián)，會(huì)使用keypath作為后綴去尋找原類(lèi)的setter方法的方法簽名，和實(shí)際存取對(duì)象和property名稱(chēng)沒(méi)有關(guān)系。所以這也是為什么我們重命名了setter方法之后，沒(méi)有辦法再去使用KVO或KVC了，需要手動(dòng)調(diào)用一次willChangeValue方法。
子類(lèi)繼承父類(lèi)的一個(gè)屬性，當(dāng)這個(gè)屬性被改變時(shí)，KVO能否觀(guān)察到？
因?yàn)槔^承的關(guān)系Father <- Son <- KVOSon，當(dāng)我監(jiān)聽(tīng)一個(gè)父類(lèi)屬性的keyPath的時(shí)候，Son實(shí)例同樣可以通過(guò)消息查找找到父類(lèi)的setter方法，再將該方法加入到KVOSon類(lèi)當(dāng)中去。
子類(lèi)繼承父類(lèi)的一個(gè)未暴露的屬性，當(dāng)這個(gè)屬性被改變時(shí)，KVO能否觀(guān)察到？
由于在overrideSetterFor中，我們是直接通過(guò)sel去得到方法簽名signature，所以和暴不暴露沒(méi)啥關(guān)系。
子類(lèi)繼承父類(lèi)屬性并重寫(xiě)了它的setter方法，當(dāng)這個(gè)屬性被改變時(shí)，KVO能否觀(guān)察到？
在上一條中知道，其實(shí)子類(lèi)監(jiān)聽(tīng)父類(lèi)屬性，并不依賴(lài)?yán)^承，而是通過(guò)ISA指針在消息轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)候能夠獲取到父類(lèi)方法就足夠。所以當(dāng)我們重寫(xiě)父類(lèi)setter方法，相當(dāng)于在子類(lèi)定義了該setter函數(shù)，在我們?nèi)ビ胹el找方法簽名時(shí)，直接在子類(lèi)中就拿到了，甚至都不需要去到父類(lèi)里。所以理解了KVO監(jiān)聽(tīng)父類(lèi)屬性和繼承沒(méi)有直接聯(lián)系這一點(diǎn)，就不再糾結(jié)set方法是否重寫(xiě)這個(gè)問(wèn)題了。
最后線(xiàn)程安全的部分，沒(méi)有做深入的研究，在這篇就不多做表述了。在我貼的源碼中都去掉了很多枝葉，其中就包括加鎖的部分。有興趣的朋友可以去下面貼的源碼地址去看完整版，其中對(duì)線(xiàn)程安全的考慮，遞歸鎖、惰性遞歸鎖使用，也是很值得學(xué)習(xí)的。
