KVO的实现原理与响应式编程

关于KVO, 之前已经写过两篇文章了

KVO 设置 navigationBar 渐变透明效果

观察者模式(二)---KVO

但是, 关于KVO内部实现, 我却没有深入研究. 那我们先看看KVO内部发生了什么事情:

我先新建一个Person类, 在类的内部有一个属性name:

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface Person : NSObject

@property (nonatomic,copy)NSString *name;

@end

然后, 我让控制器作为观察者, 观察name属性的变化:

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:0 context:nil];
    
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    static int number = 0;
    self.person.name = [NSString stringWithFormat:@"%@", @(number ++)];
}

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context {
    
}

我在第24行打一个断点, 观察一下person的isa指针, 发现此时, isa指针指向的是Person的.

isa指针指向`Person`

但将断点跳过24行, 发现isa指针指向了NSKVONotifying_Person.

isa指针指向`NSKVONotifying_Person`

NSKVONotifying_Person是Person的一个子类, 是在

- (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context;

方法中动态地生成了一个子类, 将isa指针指向这个子类, 这样, 在调用set方法的时候, 就会走子类的set方法, 子类的set方法, 先调super走父类的方法, 这样就不会影响本身Person类中set方法的重写.

为什么是set方法, 因为KVO的实质就是将set方法重写, 利用runtime机制调用- (void)observeValueForKeyPath:(nullable NSString *)keyPath ofObject:(nullable id)object change:(nullable NSDictionary<NSKeyValueChangeKey, id> *)change context:(nullable void *)context;方法, 然后在这个方法的实现中实现逻辑处理. 每调用一次set方法, 就会来到这个方法中, 这就是KVO的实质.

根据上面这个思路, 我们来自定义一个KVO方法:

• 首先, 创建一个NSObject的分类,

`NSObject`的分类

• 分类中写一个和系统一样的方法, 加一个前缀防止重名:

- (void)yf_addObserver:(NSObject *_Nullable)observer forKeyPath:(NSString *_Nullable)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context;

• 然后实现这个方法:

  • 首先, 将观察者keyPath设置为属性, 供后面的函数使用:

objc_setAssociatedObject(self, @"keyPath", keyPath, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);

• 动态地生成一个子类:

    /* 1. 获取当前类的类名 */
    Class klass = [self class];
    NSString *className = NSStringFromClass(klass);
    
    /* 2.动态地生成一个子类 */
    /* 2.1 生成子类类名 */
    NSString *subclassName = [@"YFKVO" stringByAppendingString:className];
    /* 2.2 动态地生成一个子类 */
    Class subclass = objc_allocateClassPair(klass, [subclassName UTF8String], 0);
    objc_registerClassPair(subclass);
    object_setClass(self, subclass);

• 为这个子类添加set方法:

    /* 3. 为子类增添set方法 */
    /* 3.1 获取方法名 */
    NSString *methodName = [NSString stringWithFormat:@"set%@:", keyPath.localizedCapitalizedString];
    SEL sel = NSSelectorFromString(methodName);
    /* 3.2 动态地添加方法 */
    class_addMethod(subclass, sel, (IMP)setValue, "v@:@");

• 给对象发送set方法:

/* 4. 给对象发送set方法 */
    objc_msgSend(self, sel);
    
    /* 5. 保存观察者, 以便下面的函数调用 */
    objc_setAssociatedObject(self, @"observer", observer, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);

• setValue函数的实现:

void setValue(id self, SEL _cmd, id value) {
    /* 1. 先将指针改为super */
    /* 1.1 保存现在的class */
    Class subclass = [self class];
    object_setClass(self, [self superclass]);
    /* 2. 调用父类的set方法 */
    NSString *keyPath = objc_getAssociatedObject(self, @"keyPath");
    NSString *methodName = [NSString stringWithFormat:@"set%@:", keyPath.localizedCapitalizedString];
    SEL sel = NSSelectorFromString(methodName);
    objc_msgSend(self, sel, value);
    
    /* 3.将isa指针变到子类 */
    object_setClass(self, subclass);
    /* 4. 给观察者发送消息 */
    /* 4.1 先获取观察者 */
    id observer = objc_getAssociatedObject(self, @"observer");
    objc_msgSend(observer, @selector(observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:), keyPath, self, nil, nil);
    
}

• 这里需要注意的有两点:
  • 先要调用父类的set方法, 这样我在使用KVO的时候, 并不会影响本类的set方法的重写.
  • 在调用父类的set方法时, 我们采取的策略是先将isa指针指向了父类, 但在函数末尾, 我们需要将isa指针再重新指向子类, 这样, 我才能保证我自定义的set方法是一定会调用的.

采用自定义`KVO`的运行结果

• 就算重写了Person类的set方法也丝毫不影响:

#import "Person.h"

@implementation Person

- (void)setName:(NSString *)name {
    _name = [name stringByAppendingString:@"重写set方法, 不影响KVO的实现"];
}
@end

重写了`Person`类`set`方法不影响`KVO`的实现

实际上KVO的实现过程就是一种响应式编程的思想