提示：阅读本文需要对isa和superclass指针非常熟悉，如果你还不是很清楚的话，可以参考我的isa和superclass的总结.
什么是KVO？
KVO全称是Key-Value Observing，俗称“键值监听”，可用于监听某个对象属性值的改变。
KVO的本质分析
先看如下代码
#import "ViewController.h"
#import "CLPerson.h"
@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) CLPerson *person1;
@property (nonatomic, strong) CLPerson *person2;
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
self.person1 = [[CLPerson alloc] init];
self.person1.age = 1;
self.person2 = [[CLPerson alloc] init];
self.person2.age = 2;
//给person1对象添加kvo监听
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionOld | NSKeyValueObservingOptionNew;
[self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:@"test context"];
}
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
self.person1.age = 21;
self.person2.age = 22;
}
- (void)dealloc
{
[self.person1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}
//当监听对象的属性值发生改变时，就会调用
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context
{
NSLog(@"监听到了%@的%@属性值发生了改变 - %@ - %@",object, keyPath, change, context);
}
@end
以上是KVO的简单使用过程，我们对person1增加了监听，打印结果如下
由于没有对person2设置监听，所以日志里面看不到有关person2值改变的信息。
我们在
touchesBegan方法里面简单地改变了person1和person2的age属性值，self.person1.age = 21;self.person1.age = 21;本质就是调用setter方法，
[self.person1 setAge:21];[self.person1 setAge:21];，而且我们知道系统为属性自动生成的set方法（以这里的age属性为例）其实很简单，就是
说到这里，我们肯定都会好奇，既然从本质上，
person1和person2都是调用了setAge方法，同样的代码同样的步骤，KVO是如何实现对person1的监听的呢？
将代码跑一下，我们可以发现，无论person1还是person2，确实都走了setAge方法，但是方法是一样的，所以KVO的秘密肯定不在setAge方法里面。那看来肯定就是在实例对象身上做文章了。
我们在调试器中打印一下person1、person2的isa指针
可以看出，
person1加上KVO监听之后，它的isa指针指向了一个叫NSKVONotifying_CLPerson的class对象,而没有加监听的person2的isa则正常指向CLPerson。NSKVONotifying_CLPerson不是我们创建的类，它是系统在我们使用KVO给某一个对象增加监听是，利用Runtime技术动态新增的一个类，它是对象原来所属类的一个子类
我们借助下面两幅图来先了解一下他们的结构关系
这是没有添加KVO监听的
person2的对象结构图
这是添加了KVO监听的
person1的对象结构图
我们通过KVO给person1增加监听之后，系统在person1和CLPerson的class对象中间，利用runtime动态创建了一个NSKVONotifying_CLPerson类对象，然后将person1的isa指针指向NSKVONotifying_CLPerson，并且它实际上是CLPerson的子类。如上图所示，这个类对象里面，除了重写了setAge方法，还重写了class, dealloc,以及增加了_isKVOA方法。
-
setAge方法：KVO的核心魔法就在与对这个方法的重写，虽然苹果没有把这部分的实现开源，但是我们还是有办法推断出内部的大概逻辑的，这里我们先直接说结果。在重写的方法中，实际上调用了Foundation框架的一个c函数_NSSetIntValueAndNotify()，而这个函数主要就做了这么几件事，我们用为代码来理解一下
- (void)setAge:(int)age
{
_NSSetIntValueAndNotify();
}
// 伪代码
void _NSSetIntValueAndNotify()
{
[self willChangeValueForKey:@"age"];
[super setAge:age];//调用父类（CLPerson）的setAge方法
[self didChangeValueForKey:@"age"];
}
- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key
{
// 通知监听器，某某属性值发生了改变
[oberser observeValueForKeyPath:key ofObject:self change:nil context:nil];
}
因此我们在来走一遍[person1 setAge:21];的调用轨迹：
- 向
person1发送setAge消息 - 通过
person1的isa找到NSKVONotifying_CLPerson的类对象，调用它的setAge方法。 -
setAge中，调用_NSSetIntValueAndNotify()函数 -
_NSSetIntValueAndNotify()中，先调用[self willChangeValueForKey:@"age"];，再调用父类（CLPerson）的setAge方法[super setAge:age];，最后调用[self didChangeValueForKey:@"age"];。 -
[self didChangeValueForKey:@"age"];方法里面对监听器进行通知，也就是回调它的监听代理方法 - 整个过程结束。
KVO本质的验证
我们在之前添加KVO的代码出加上两段打印
NSLog(@"person1添加kvo监听之前\nperson1-%@\nperson2-%@", object_getClass(_person1),object_getClass(_person2));
//给person1对象添加kvo监听
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionOld | NSKeyValueObservingOptionNew;
[self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:@"test context"];
NSLog(@"person1添加kvo监听之后\nperson1-%@\nperson2-%@", object_getClass(_person1),object_getClass(_person2));
这个就证明了
NSKVONotifying_CLPerson是在代码执行过程中动态生成的新类。同样我们也可以打印一下KVO前后
setAge:方法的实现是否有变化
NSLog(@"person1添加kvo监听之前\nperson1-%p\nperson2-%p", [self.person1 methodForSelector:@selector(setAge:)],[self.person2 methodForSelector:@selector(setAge:)]);
//给person1对象添加kvo监听
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionOld | NSKeyValueObservingOptionNew;
[self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:@"test context"];
NSLog(@"person1添加kvo监听之前\nperson1-%p\nperson2-%p", [self.person1 methodForSelector:@selector(setAge:)],[self.person2 methodForSelector:@selector(setAge:)]);
可以看出，添加KVO之后，person1的setAge:方法实现地址变了。如果要查看方法更具体一点的信息，可以通过p (IMP)<具体的方法实现地址>来打印方法信息。
如图，如果是正常的方法，打印信息会显示方法所在的具体模块下的具体文件内的的第几行。我们得以验证，添加KVO之后，
person1的setAge:方法确实是调用了_NSSetIntValueAndNotify()。
我顺便又想到了一个问题，NSKVONotifying_CLPerson这个类的元类对象是什么？那我们来继续打印一下
//给person1对象添加kvo监听
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionOld | NSKeyValueObservingOptionNew;
[self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:@"test context"];
NSLog(@"class对象\nperson1-%p\nperson2-%p", object_getClass(_person1),object_getClass(_person2));
NSLog(@"meta-class对象\nperson1-%p\nperson2-%p", object_getClass(object_getClass(_person1)), object_getClass(object_getClass(_person2)));
我们可以发现，
person1和person2无论是class对象还是meta-class对象，都是不一样的，因此说明，在添加了KVO之后，person1的isa所指向的NSKVONotifying_CLPerson的这个类，有自己的对应的class对象和meta-class对象，是一个完整的类。
关于Foundation框架
我们上面介绍了，KVO添加属性监听之后，person1的setAge:方法内部调用了一个Foundation函数_NSSetIntValueAndNotify ()。因为Foundation是苹果提供的一个动态库，除了Foundation的.h文件外，我们无法查看其.m里面的源代码，但是借助一些逆向工具，我们还是可以窥探他的一些内部细节，这里关于逆向工程的话题我们不作展开，总之，通过抽取Foundation的.framework文件（也就是编译成010101机器码的二进制动态库），我们可以在它里找到_NSSetIntValueAndNotify ()方法，同时，还发现有很多相似的方法
从规律上，我们猜测，根据属性不同的类型，会使用不同的被监听的对象的
setAge方法会调用不同的_NSSetXXXValueAndNotify ()方法来处理对应属性值的变化。
我们把age属性的类型编程Double试试。
确实，我们又发现了一个
_NSSetDoubleValueAndNotify方法。
上面我们也总结道_NSSetXXXValueAndNotify方法的内部逻辑
我们也来证明一下。
#import "CLPerson.h"
@implementation CLPerson
- (void)setAge:(double)age
{
_age = age;
NSLog(@"调用了setAge方法");
}
- (void)willChangeValueForKey:(NSString *)key
{
[super willChangeValueForKey:key];
NSLog(@"调用了willChangeValueForKey方法");
}
- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key
{
NSLog(@"开始调用了didChangeValueForKey方法");
[super didChangeValueForKey:key];
NSLog(@"didChangeValueForKey方法调用结束");
}
@end
虽然我们无法修改NSKVONotifying_CLPerson的内容， 但是由于CLPerson是它的父类，我们可以对它加以修改，以上代码中，我们给几个关键方法都加上日志信息，就可以追踪到他们的调用轨迹。运行程序，日志如下
日志结果清晰显示了_NSSetXXXValueAndNotify函数内部的调用逻辑，与我们的结论吻合。
关于KVO子类的一些细节
我们前面的图例里面，总结了，KVO监听对象所产生的子类里面，除了有
setter方法，还有class、dealloc、_isKVOA这么几个方法。我们分别来看一下。首先我们先用runtime来打印一下
NSKVONotifying_CLPerson的对象方法列表
-(void)printMethodNamesOfClass:(Class)cls
{
//获取方法
unsigned int count;
Method *methodList = class_copyMethodList(cls, &count);
//用于存放方法名
NSMutableString *methodNames = [NSMutableString string];
//遍历方法
for (int i = 0; i < count; i++) {
//获得方法
Method method = methodList[i];
//转换成方法名
NSString *methodName = NSStringFromSelector(method_getName(method));
//拼接方法名
[methodNames appendString:@"\n - "];
[methodNames appendString:methodName];
}
//释放
free(methodList);
//打印结果
NSLog(@"\n%@ %@",cls, methodNames);
}
在给person1增加了KVO监听之后，就可以调用这个方法进行打印，结果如下
dealloc：这个好理解，这是为了在监听结束，对象被销毁的时候，需要做的一些结束处理收尾工作。
class：这个方法首先我们先来看一下它的返回值//给`person1`对象添加kvo监听 NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionOld | NSKeyValueObservingOptionNew; [self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:@"test context"]; NSLog(@"\nClass of person1 - %@ \nClass of person2 - %@",[self.person1 class],[self.person2 class]); NSLog(@"\nISA of person1 - %@ \nISA of person2 - %@",object_getClass(self.person1),object_getClass(self.person2));可以看到，
[person1 class]方法返回的是CLPerson类，如果系统不重写这个方法，那么这个方法返回的应该是NSKVONotifying_CLPerson，苹果这么设计，其实原因也很简单，就是不想让使用者知道KVO的细节，屏蔽内部实现，隐藏有关NSKVONotifying_CLPerson的信息。让使用者感觉不到KVO的存在和影响，只需要专心使用KVO的监听功能就好。不得不感慨一下苹果api在设计细节上的处理。
_isKVOA：告诉系统使用了KVO。
到这里，KVO底层的相关原理就基本上都呈现出来了。
面试题解答
iOS用什么方式实现对一个对象的KVO？（KVO的本质）
- 利用Runtime API为被监听对象动态生成一个子类，并且让
instance对象的isa指向这个新的子类- 在新的子类中重写属性的
setter方法。当instance对象属性被修改的时候，该setter方法被调用- 在上述的
setter方法里面，会调用Foundation对象的_NSSetXXXValueAndNotify函数，该函数内部的主要逻辑是
- 调用
willChangeValueForKey:- 调用父类（也就是
instance对象被监听之前，isa所指向的class）的setter方法，进行成员变量赋值- 调用
didChangeValueForKey:方法，该方法内部会触发监听器（observer）的监听方法（observeValueForKeyPath: ofObject: change: context:）
如何手动触发KVO
手动调用willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:即可
直接修改成员变量会触发KVO吗？
触发KVO的条件是通过属性值修改，触发了setter方法，从而触发KVO回调方法，因此直接修改属性对应的成员变量值，不会触发KVO。
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