探索iOS底层原理第二篇——KVO

本系列是学习iOS底层原理过程中的记录笔记第二篇，第一篇在这里：
探索iOS底层原理开篇——对象本质
首先抛出三个面试题：

• iOS用什么方式实现对一个对象的KVO？(KVO的本质是什么？)
• 如何手动触发KVO？
• 直接修改成员变量会触发KVO么？

KVO的全称是Key-Value Observing，俗称“键值监听”，可以用于监听某个对象属性值的改变
使用方法：
新建Person类，一个age成员变量，给Person的age添加KVO监听
当前控制器类添加name属性，给self的name添加KVO监听

self.person = [[Person alloc] init];
self.person.age = 1;
 // 给person1对象添加KVO监听
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[self.person addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:@"123"];

[self addObserver:self forKeyPath:@"name" options:options context:@"456"];

//修改age值
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    self.person.age = 21;
    [self.person setAge:22];

    self.name = @"05241";
    _name = @"890";
}
// 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%@的%@属性值改变了 - %@ - %@", object, keyPath, change, context);
}

打印结果如下： image.png

可以看出只要是通过set方法修改成员变量都会触发KVO监听，直接下划线访问成员变量不会触发KVO。
我们的都是不管是self.person.age还是[self.person setAge]本质都是调用Person类的setAge方法，在上一篇我们一直到调用对象方法的本质是通过isa找到类对象的方法列表，因此我们试着对比两个Person的类对象有什么不同，一个有添加KVO监听，一个没有，因为正常情况下，Person的类对象永远都是同一个。详细可参考我上一篇：探索iOS底层原理——对象本质
我们打印两个person的isa发现person的类对象确实不同：

image.png
添加KVO的person1的类对象是NSKVONotifying_Person，我们继续分析，前面说了更改属性值实际上是调用了setAge方法，我们打印一下person在添加KVO监听前后的setAge方法的地址，看一下他底层到底是调用了什么方法，因为前面分析了添加KVO后，Person类的isa实际上是指向了NSKVONotifying_Person类，这是Runtime在运行时动态添加的类，因为我们可以猜想实际上是调用了NSKVONotifying_Person的setAge方法，在这个方法里面再调用了KVO的方法通知KVO触发的方法observeValueForKeyPath: ofObject: change: context:

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    self.person1 = [[Person alloc] init];
    self.person1.age = 1;
    
    self.person2 = [[Person alloc] init];
    self.person2.age = 2;
    

    NSLog(@"person1添加KVO监听之前 - person1:%p    person2:%p",
           [self.person1 methodForSelector:@selector(setAge:)],
           [self.person2 methodForSelector:@selector(setAge:)]);
    
    // 给person1对象添加KVO监听
    NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
    [self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:@"123"];
    
    
    NSLog(@"person1添加KVO监听之后 - person1: %p     person2:%p",
          [self.person1 methodForSelector:@selector(setAge:)],
          [self.person2 methodForSelector:@selector(setAge:)]);
}

打印结果如下：

image.png
结果符合我们的猜想，Person在添加KVO之后，类对象NSKVONotifying_Person调用setAge方法实际上是调用了Foundation框架的_NSSetIntValueAndNotify方法，由于Apple上的Foundation不开源，我们无法直接查看_NSSetIntValueAndNotify方法的具体实现，不过可以通过越狱手机查找系统目录的Foundation框架可执行文件，再通过hopper反编译工具查看Foundation的汇编实现，这个不在本文讨论之内，在之后总结逆向知识的时候再分析。这里直接给出答案（伪代码实现）：

void _NSSetIntValueAndNotify()
{
    [self willChangeValueForKey:@"age"];
    [super setAge:age];
    [self didChangeValueForKey:@"age"];
}

_NSSetIntValueAndNotify方法实际上会先调用willChangeValueForKey方法，然后再调回父类Person的setAge方法，再调用didChangeValueForKey，这个方法内部实现最终会调用observeValueForKeyPath: ofObject: change: context:触发监听方法，最终我们就可以在这个方法收到KVO更新的通知了：

// 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%@的%@属性值改变了 - %@ - %@", object, keyPath, change, context);
}

既然添加KVO之后调用set方法实际上是调用** willChangeValueForKey和didChangeValueForKey**方法，我们试着不通过setAge触发KVO，试着调用这两个方法看能不能成功触发KVO：

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
//    [self.person1 setAge:21];
    
    [self.person1 willChangeValueForKey:@"age"];
    [self.person1 didChangeValueForKey:@"age"];
}

当点击后，发现确实能成功收到触发KVO！

image.png

至此，我们分析完毕！

总结：

一.iOS用什么方式实现对一个对象的KVO？(KVO的本质是什么？)

• 利用RuntimeAPI动态生成一个子类，并且让instance对象的isa指向这个全新的子类
• 当修改instance对象的属性时，会调用Foundation的_NSSetXXXValueAndNotify函数
  1. willChangeValueForKey:
     父类原来的setter
  2. didChangeValueForKey:
  3. 内部会触发监听器（Oberser）的监听方法( observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:）

二.如何手动触发KVO？

• 手动调用willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:

三.直接修改成员变量会触发KVO么？
不会触发KVO