OC-KVC原理分析

作者: Sharif_su | 来源:发表于2021-09-07 18:39 被阅读0次

OC之Method_Swizling一些坑点、KVC原理分析

Method_Swizling

Method_Swizling我们并不陌生，通过交换两个方法SEL的IMP指向，达到方法交换的目的。一般来说，我们通常写在cateogry里，在+load()方法里实现方法的交换。

常规的方法交换

// SSJPerson.h
@interface SSJPerson : NSObject

(void)person_walk;
@end

// SSJPerson.m

import "SSJPerson.h"

@implementation SSJPerson

(void)person_walk{
NSLog(@"SSJPerson ---> person_walk");
}

// SSJStudent.h
// SSJStudent 继承自 SSJPerson
@interface SSJStudent : SSJPerson

(void)student_sleep;
@end

// SSJStudent.m

import "SSJStudent.h"

@implementation SSJStudent

(void)student_sleep{
NSLog(@"SSJStudent ---> student_sleep");
}
@end

//SSJStudent+category.m

import "SSJStudent+category.h"

import <objc/runtime.h>

@implementation SSJStudent (category)

(void)load{
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
Method originalMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(student_sleep));
Method swizzlingMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(student_sleepNew));
method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzlingMethod);
});

}

(void)student_sleepNew{
NSLog(@"替换过的方法 -- > student_sleepNew");
[self student_sleepNew];
}
@end
复制代码
调用的时候：

SSJStudent *stu = [SSJStudent new];
[stu student_sleep];
复制代码
运行也没问题：

image.png

父类实现，子类没有实现

那么替换一个父类的已经实现了，但当前cateogry类没实现的方法呢？

对代码进行修改：

// SSJStudent+category.m

import "SSJStudent+category.h"

import <objc/runtime.h>

@implementation SSJStudent (category)

(void)load{
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
/// 替换父类方法：person_walk
/// 父类实现了person_walk，子类并没实现person_walk
Method originalMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(person_walk));
Method swizzlingMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(person_walkNew));
method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzlingMethod);
});

}

//- (void)student_sleepNew{
// NSLog(@"替换过的方法 -- > student_sleepNew");
// [self student_sleepNew];
//}

(void)person_walkNew{
NSLog(@"替换过的方法 -- > person_walkNew");
[self person_walkNew];
}

@end
复制代码
// ViewController.m
@implementation ViewController

(void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];

SSJStudent *student = [SSJStudent new];
/// 这里换成person_walk
[student person_walk];
}

@end
复制代码
运行：

image.png

看打印结果，子类调用person_walk都没问题。

这里对ViewController.m添加两行代码：

// ViewController.m
@implementation ViewController

(void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];

SSJStudent *student = [SSJStudent new];
/// 这里换成person_walk
[student person_walk];
NSLog(@"\n");
/// 添加代码，父类也调用person_walk
SSJPerson *person = [SSJPerson new];
[person person_walk];
}

@end
复制代码
再次运行，就发现提示找不到方法：

image.png

这边我画了一张图：

image.png

由于SSJStudent+category内部实现了+load()方法，导致程序在load_images阶段，就调用了+load()方法。

而+load()方法里对父类（SSJPerson）的person_walk方法进行了替换，导致父类在调用自己方法person_walk的时候，提示找不到具体的person_walkNew实现，因为父类根本就没这个方法。

在实际多人开发过程中，提供父类的那个人他不一定知道你交换了父类的方法，当他调用自己父类的方法时，可能就一下子对这个报错感到莫名其妙：我明明没有调用这个方法啊，为什么提示这个错误？

如何避免这种子类替换了父类的方法，子类自己却没有实现父类方法的情况呢？
我们对SSJStudent+category.m的+load()方法进行修改：

// SSJStudent+category.m

import "SSJStudent+category.h"

import <objc/runtime.h>

@implementation SSJStudent (category)

(void)load{
/// 替换父类方法：person_walk
/// 父类实现了person_walk，子类并没实现person_walk
Method originalMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(person_walk));
Method swizzlingMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(person_walkNew));
//添加一个Method（SEL - person_walk，IMP - person_walkNew）
BOOL isAdded = class_addMethod([self class], method_getName(originalMethod), method_getImplementation(swizzlingMethod), method_getTypeEncoding(originalMethod));
if(isAdded){
/// 添加成功，就说明子类没有实现父类person_walk对应的IMP方法.
/// 经过class_addMethod这一步，子类已经有了一个person_walk方法，并且IMP指向person_walkNew
/// 接下来，直接添加一个Method（SEL - person_walkNew，IMP - person_walk）
/// 然后子类就实现了有了两个IMP互相交换的Method,最终效果跟method_exchangeImplementations一样
class_replaceMethod([self class], method_getName(swizzlingMethod), method_getImplementation(originalMethod), method_getTypeEncoding(originalMethod));
}else{
///添加不成功，说明子类本身就已经实现了person_walk的IMP方法，那就直接交换两个Method的IMP即可
method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzlingMethod);
}

}
复制代码
运行效果：

image.png

简单来说，就是：

class_addMethod添加Method（SEL - person_walk，IMP - person_walkNew）

成功 -》则调用class_replaceMethod添加Method（SEL - person_walkNew，IMP - person_walk）。

失败 -》则调用method_exchangeImplementations交换两个Method的IMP指向。

为了便于理解，我画了张图

image.png

说明：

class_addMethod：只能在SEL没有IMP指向时才可以添加成功；
class_replaceMethod：不管SEL 有没有IMP实现，都可以添加成功；
父类没有实现，子类也没有实现

把父类实现部分注释

image.png

然后再运行：

image.png

提示找不到这个person_walk这个方法实现，那就说明category那里出了问题。
我们在class_getInstanceMethod那一行打上断点：

image.png

由于父类和子类都没有实现person_walk，导致这边获取的originalMethod为空。

我们对category的+load()方法进行修改，添加originalMethod空值处理：

(void)load{
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{

  /// 替换父类方法：person_walk
  /// 父类实现了person_walk，子类并没实现person_walk
  Method originalMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(person_walk));
  Method swizzlingMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(person_walkNew));
  if (!originalMethod) {
  /// 没有，那就添加一个person_walk方法，并且手动添加一个临时处理的IMP实现
     class_addMethod([self class], @selector(person_walk), method_getImplementation(swizzlingMethod), method_getTypeEncoding(swizzlingMethod));
      /// originalMethod需要重新获取一边，不然依旧是空的
      originalMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(person_walk));
      method_setImplementation(originalMethod, imp_implementationWithBlock(^(id self,SEL _cmd){
          NSLog(@"临时方法");
      }));
  }
  //添加一个Method（SEL - person_walk，IMP - person_walkNew）
  BOOL isAdded = class_addMethod([self class], method_getName(originalMethod), method_getImplementation(swizzlingMethod), method_getTypeEncoding(originalMethod));
  if(isAdded){
      /// 添加成功 ，就说明子类没有实现父类person_walk对应的IMP方法.
      /// 经过class_addMethod这一步，子类已经有了一个person_walk方法，并且IMP指向person_walkNew
      /// 接下来，直接添加一个Method（SEL - person_walkNew，IMP - person_walk）
      /// 然后子类就实现了有了两个IMP互相交换的Method,最终效果跟method_exchangeImplementations一样
      class_replaceMethod([self class], method_getName(swizzlingMethod), method_getImplementation(originalMethod), method_getTypeEncoding(originalMethod));
  }else{
      ///添加不成功，说明子类本身就已经实现了person_walk的IMP方法，那就直接交换两个Method的IMP即可
      method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzlingMethod);
  }

});

}
复制代码
运行：

image.png

KVC分析

在讲解KVC之前，请先允许我演示一段骚操作，对SSJPerson类的未开放属性进行读写操作：

// SSJPerson.h

import <Foundation/Foundation.h>

@interface SSJPerson : NSObject
@end

// SSJPerson.m

import "SSJPerson.h"

@interface SSJPerson ()
/// 昵称
@property (nonatomic , strong) NSString *nickName_private;
@end
@implementation SSJPerson
@end
复制代码
image.png

如图所示，对于一个未开放出来的属性，我们无法通过对象.属性名这种常规的方式进行访问。但是我们可以利用setValue:forKey:这方式进行赋值。

这种通过setValue:forKey:方式进行赋值的操作，我们称之为KVC。
KVC是一种设计模式，那么它的原理又是什么呢？为什么可以对未开放属性进行直接操作呢？

存在即是真理。带着探索的思维，我们决定去看一下setValue:forKey:的底层实现。

进入苹果官方文档：KVC部分

image.png

大概意思是：
NSObject提供的NSKeyValueCoding协议，默认实现使用一组明确定义的规则，将基于密钥的访问器调用映射到对象的底层属性。这些协议方法使用一个关键参数来搜索它们自己的对象实例，以查找访问器、实例变量和遵循某些命名约定的相关方法。

Setter

接下来看一下Setter搜索模式： image.png

按照图上所说，Setter搜索模式分为3步：

找set<Key>: 或 _set<Key>，找到了就调用它；

如果没找到，就去依次查找_<key>, is<Key>, <key>, 或is<Key>,找到了就用输入值设置变量（比如找到了查找<key>,那么后面的_is<Key>等就不需要找了）。

如果还是没找到，就会调用setValue:forUndefinedKey:并引发异常。

我们来根据这3个步骤，实操一下：

// SSJPerson.h
@interface SSJPerson : NSObject{
@public
NSString *boddy;
NSString *_boddy;
NSString *isBoddy;
NSString *_isBoddy;
}
@end

// SSJPerson.m
//（根据第2步，找个要设置为YES）
@implementation SSJPerson

(BOOL)accessInstanceVariablesDirectly{
return true;
}
@end

// ViewController.m

(void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
/// 设置值
[personA setValue:@"足球" forKey:@"boddy"];
/// 打印内容，我们要看一下具体赋值给哪个值
NSLog(@"_<key>---%@",personA->_boddy);
NSLog(@"_is<Key>---%@",personA ->_isBoddy);
NSLog(@"<key>---%@",personA ->boddy);
NSLog(@"is<Key>---%@",personA ->isBoddy);
}
复制代码
运行：

image.png

注释_boddy：

image.png

注释_isBoddy：

image.png

这也就验证了里第2点：当存在多个类似变量，会依次查找_<key>, _is<Key>, <key>, 或is<Key>，找到了就给它赋值，后面的就赋值了。
思考：关于第一点set<Key>:，是不是也有第2点类似的关系呢？

image.png

注释setBoddy方法：

image.png

注释_setBoddy方法：

image.png

注释setIsBoddy方法：

image.png

经过4次打印，我们发现，在我们调用setValue:forKey:的时候，会依次查找： set<Key>: > _set<Key> > setIs<Key>。找到后就用输入值赋值给变量

Getter

接下来看一下Getter:

IMG_0978.JPG

大概意思如下：

1、查找 get<Key>, <key>, is<Key>, or _<key>，找到了就进入步骤5；找不到就进入步骤2；

2、在实例方法中搜索：countOf<Key>和objectIn<Key>AtIndex和<key>AtIndexes：，
countOf<Key>必须实现，另外两个找到了其中一个，就创建集合代理对象，找不到就进入步骤3；

3、改为搜索countOf<Key>、Enumeratorf<Key>和memberOf<Key>：，3个方法都存在才行，否则就进入步骤4；

4、当确定AccessInstanceVariables方法返回YES（默认也是YES），
顺序搜索名为 _<key>, _is<Key>, <key>, 或is<Key>的实例变量。
如果找到，直接获取实例变量的值并继续执行步骤5。否则，继续执行步骤6。

5、如果检索到的属性值是对象指针，只需返回结果。
如果该值是NSNumber支持的标量类型，请将其存储在NSNumber实例中并返回该值。
如果结果是NSNumber不支持的标量类型，请转换为NSValue对象并返回该对象。

6、如果都找不到，调用valueForUndefinedKey:并抛出异常。
复制代码
针对第1点，我们来进行实操：

// SSJPerson.m

(NSString *)getBoddy{
NSLog(@"%s -->Getter",func);
return boddy;
}
(NSString *)boddy{
NSLog(@"%s -->Getter",func);
return boddy;
}
(NSString *)isBoddy{
NSLog(@"%s -->Getter",func);
return isBoddy;
}
(NSString *)_boddy{
NSLog(@"%s -->Getter",func);
return _boddy;
}

// ViewController.m

(void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
SSJPerson *personA = [SSJPerson new];
/// 设置值
[personA setValue:@"足球" forKey:@"boddy"];
NSLog(@"打印---%@",[personA valueForKey:@"boddy"]);
}

复制代码
运行：

image.png

注释getBoddy：

image.png

注释boddy：

image.png

注释isBoddy： image.png

至于为什么只有boddy方法执行之后，valueForKey才打印出内容，那是因为默认情况下，setter和getter是一一对应的关系，setter模式优先执行<key>方法，getter模式对应着_boddy方法。

针对第2点，我们来进行实操

在实例方法中搜索：countOf<Key>和objectIn<Key>AtIndex和<key>AtIndexes：，
countOf<Key>必须实现，另外两个找到了其中一个，就创建集合代理对象，找不到就进入步骤
复制代码
这里不能使用boddyArray，不然会走第一步的Getter方法：

image.png

把key改为myBoddyArray

image.png

注释掉objectInMyBoddyArrayAtIndex：方法：

image.png

针对第3点，我们来进行实操

改为搜索countOf<Key>、Enumeratorf<Key>和memberOf<Key>：，3个方法都存在才行，否则就进入步骤4；
复制代码
image.png

针对第4点，我们来进行实操

当确定AccessInstanceVariables方法返回YES（默认也是YES），
顺序搜索名为 _<key>, _is<Key>, <key>, 或is<Key>的实例变量。
如果找到，直接获取实例变量的值并继续执行步骤5。否则，继续执行步骤6。
复制代码
image.png 注释_boddy：

image.png

注释_isBoddy：

image.png

注释boddy：

image.png

针对第6点，我们来进行实操

如果都找不到，调用valueForUndefinedKey:并抛出异常
复制代码
在不做处理的情况下，用一个不存在的key去访问，会报错：

image.png

我们实现一下valueForUndefinedKey:，然后：

image.png

总结一下KVC的Setter和Getter

Setter:

依次查找set<Key>: 或 _set<Key>，找到了就调用方法；找不到就进入步骤2；

先确定AccessInstanceVariables返回YES，然后依次查找_<key>, _is<Key>, <key>, 或is<Key>,找到了就用输入值设置变量。找不到就进入步骤3；

（比如找到了查找_<key>,那么后面的_is<Key>等就不需要找了）。

调用setValue:forUndefinedKey:并引发异常。
Getter:

查找 get<Key>, <key>, is<Key>, or _<key>，找到了就进入步骤5；找不到就进入步骤2；

在实例中搜索：countOf<Key>和objectIn<Key>AtIndex和<key>AtIndexes：，其中countOf<Key>必须实现，另外两个找到了其中一个，就创建集合代理对象，找不到就进入步骤3；

改为搜索countOf<Key>、enumeratorf<Key>和memberOf<Key>：，3个方法都存在才行，否则就进入步骤4；

当确定AccessInstanceVariables方法返回YES（默认也是YES），顺序搜索名为 _<key>, _is<Key>, <key>, 或is<Key>的实例变量。如果找到，直接获取实例变量的值并继续执行步骤5。否则，继续执行步骤6。

如果检索到的属性值是对象指针，只需返回结果。如果该值是NSNumber支持的标量类型，请将其存储在NSNumber实例中并返回该值。如果结果是NSNumber不支持的标量类型，请转换为NSValue对象并返回该对象。

如果都找不到，调用valueForUndefinedKey:并抛出异常。

至此，我们就完成了KVC的探索。

OC-KVC原理分析

import "SSJPerson.h"

import "SSJStudent.h"

import "SSJStudent+category.h"

import <objc/runtime.h>

import "SSJStudent+category.h"

import <objc/runtime.h>

import "SSJStudent+category.h"

import <objc/runtime.h>

import <Foundation/Foundation.h>

import "SSJPerson.h"

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