了解 Key-Value Observing

为了理解KVO，首先需要了解 Key-Value Coding。

Key-value observing提供途径允许将其他对象的特定属性的更改通知给对象。可以通过Key-value observing观察到包括简单属性，一对一关系和一对多关系的属性。一对多关系的观察者被告知所做更改的类型，以及更改涉及哪些对象。

kvo

注意： 虽然 UIKit 框架的类一般不支持 KVO，但仍然可以在应用程序的自定义对象中实现它，包括自定义视图。

KVO的编程思想

响应式编程

KVO的使用

1. 被观察者添加观察者addObserver:forKeyPath:options:context:
2. 观察者实现监听方法observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:
3. 最后，被观察者移除监听removeObserver:forKeyPath:`

NSKeyValueChangeKey

typedef NSString * NSKeyValueChangeKey NS_STRING_ENUM;
/* Keys for entries in change dictionaries. See the comments for -observeValueForKeyPath:ofObject:change:context: for more information.
*/
FOUNDATION_EXPORT NSKeyValueChangeKey const NSKeyValueChangeKindKey;
FOUNDATION_EXPORT NSKeyValueChangeKey const NSKeyValueChangeNewKey;
FOUNDATION_EXPORT NSKeyValueChangeKey const NSKeyValueChangeOldKey;
FOUNDATION_EXPORT NSKeyValueChangeKey const NSKeyValueChangeIndexesKey;
FOUNDATION_EXPORT NSKeyValueChangeKey const NSKeyValueChangeNotificationIsPriorKey API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0));

NSKeyValueChange

typedef NS_ENUM(NSUInteger, NSKeyValueChange) {

NSKeyValueChangeSetting = 1,

NSKeyValueChangeInsertion = 2,

NSKeyValueChangeRemoval = 3,

NSKeyValueChangeReplacement = 4,

};

NSKeyValueSetMutationKind

typedef NS_ENUM(NSUInteger, NSKeyValueSetMutationKind) {
    NSKeyValueUnionSetMutation = 1,
    NSKeyValueMinusSetMutation = 2,
    NSKeyValueIntersectSetMutation = 3,
    NSKeyValueSetSetMutation = 4
};

Registering for Key-Value Observing

参数Options

options参数（指定为选项常量的按位或）既会影响通知中提供的更改字典的内容，又会影响生成通知的方式。

参数context

context参数，上下文，void *

作用

一种更安全，更可扩展的方法是使用上下文确保您收到的通知是发给观察者的，而不是超类的。

实现

1. 变量PersonNameContext

   static void *PersonNameContext = &PersonNameContext;
   

2. 添加观察者时配置context

   [self.person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:PersonNameContext];
   

3. 观察时判断

   static void *PersonNameContext = &PersonNameContext;
   
   - (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary *)change context:(void *)context
   {
       if (context == PersonNameContext) {
   
       } else {
           [super observeValueForKeyPath:keyPath ofObject:object change:change context:context];
       }
   }
   

Receiving Notification of a Change

• 当对象的观察属性的值更改时，观察者将收到一条ObservValueForKeyPath：ofObject：change：context：消息。所有观察者都必须实现此方法。

• NSKeyValueChangeKindKey提供有关发生的更改类型的信息。如果所观察对象的值已更改，则NSKeyValueChangeKindKey将返回NSKeyValueChangeSetting。

• 根据注册观察者时指定的选项，更改字典中的NSKeyValueChangeOldKey和NSKeyValueChangeNewKey包含更改前后的属性值。

• 如果属性是对象，则直接提供值。如果属性是标量或C结构，则将值包装在NSValue对象中。

• 如果观察到的属性是一对多关系，则NSKeyValueChangeKindKey还通过分别返回NSKeyValueChangeInsertion，NSKeyValueChangeRemoval或NSKeyValueChangeReplacement来插入，移除或替换关系中的对象。

• 在任何情况下，观察者均应在无法识别上下文（或在简单情况下，是任何键路径）时始终调用父类的observeValueForKeyPath：ofObject：change：context的实现，因为这意味着父类已针对通知。

• 在任何情况下，观察者均应在无法识别上下文（或在简单情况下，是任何键路径）时始终调用父类的observeValueForKeyPath：ofObject：change：context的实现，因为这意味着超类已针对通知。

  • 如果在注册观察者时指定了NULL上下文，则将通知的键路径与要观察的键路径进行比较，以确定发生了什么变化。
  • 如果为所有观察到的关键路径使用了单个上下文，则首先要根据通知的上下文进行测试，然后找到匹配项，然后使用关键路径字符串比较来确定具体更改的内容。
  • 如果为每个键路径提供了唯一的上下文，如此处所示，则一系列简单的指针比较会同时告诉您通知是否针对此观察者，如果是，则更改了哪个键路径。

• 如果通知传播到类层次结构的顶部，则NSObject会引发NSInternalInconsistencyException，因为这是编程错误：子类无法使用为其注册的通知

  通常NSInternalInconsistencyException，是由于未移除观察者导致的

Removing an Object as an Observer

通过向被观察对象发送一条removeObserver：forKeyPath：context：消息来删除键值观察者，并指定观察对象，键路径和上下文。

 [self.person removeObserver:self forKeyPath:@"name" context:PersonNameContext];

删除观察者时，请记住以下几点：

• 如果尚未注册，移除观察者会导致NSRangeException；
• removeObserver：forKeyPath：context：与addObserver：forKeyPath：options：context：一一对应；
• 请将removeObserver：forKeyPath：context：调用在try / catch块内处理潜在的异常。

KVO Compliance

Manual Change Notification

手动和自动通知不是互斥的。除了已经发布的自动通知之外，还可以发布手动通知。

通常，可能希望完全控制特定属性的通知。在这种情况下，将覆盖NSObject实现的automaticNotifyObserversForKey:。对于要排除其自动通知的属性，automaticNotifyObserversForKey的类实现应返回NO。

automaticallyNotifiesObserversForKey:

+ (BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)theKey {

    BOOL automatic = NO;
    if ([theKey isEqualToString:@"balance"]) {
        automatic = NO;
    }
    else {
        automatic = [super automaticallyNotifiesObserversForKey:theKey];
    }
    return automatic;
}

Example accessor method implementing manual notification

要实现手动观察者通知，请在更改值之前调用willChangeValueForKey：，在更改值之后调用didChangeValueForKey：。

- (void)setBalance:(double)theBalance {
    [self willChangeValueForKey:@"balance"];
    _balance = theBalance;
    [self didChangeValueForKey:@"balance"];
}

Implementation of manual observer notification in a to-many relationship

在有序对多关系的情况下，不仅必须指定已更改的键，还必须指定更改的类型和所涉及对象的索引。更改的类型是NSKeyValueChange，它指定NSKeyValueChangeInsertion，NSKeyValueChangeRemoval或NSKeyValueChangeReplacement。受影响的对象的索引作为NSIndexSet对象传递。

- (void)removeTransactionsAtIndexes:(NSIndexSet *)indexes {
    [self willChange:NSKeyValueChangeRemoval
        valuesAtIndexes:indexes forKey:@"transactions"];

    // Remove the transaction objects at the specified indexes.

    [self didChange:NSKeyValueChangeRemoval
        valuesAtIndexes:indexes forKey:@"transactions"];
}

Registering Dependent Keys

To-One Relationships

fullName依赖于firstName和lastName，当firstName或lastName属性更改时，必须通知观察fullName属性的应用程序，因为它们会影响该属性的值。

- (NSString *)fullName {
    return [NSString stringWithFormat:@"%@ %@",firstName, lastName];
}

路径观察

• 重写keyPathsForValuesAffectingValueForKey:，设置依赖的从属键firstName和lastName

  + (NSSet *)keyPathsForValuesAffectingValueForKey:(NSString *)key {
  
      NSSet *keyPaths = [super keyPathsForValuesAffectingValueForKey:key];
  
      if ([key isEqualToString:@"fullName"]) {
          NSArray *affectingKeys = @[@"lastName", @"firstName"];
          keyPaths = [keyPaths setByAddingObjectsFromArray:affectingKeys];
      }
      return keyPaths;
  }
  

• 通过实现遵循命名约定keyPathsForValuesAffecting <Key>的类方法来获得相同的结果，其中<Key>是依赖于值的属性名称（首字母大写）。

  添加到类别时可以使用此实现方式

  + (NSSet *)keyPathsForValuesAffectingFullName {
      return [NSSet setWithObjects:@"lastName", @"firstName", nil];
  }
  

无法通过实现keyPathsForValuesAffectingValueForKey：来建立对多关系的依赖关系。必须观察“ to-many”集合中每个对象的适当属性，并通过自己更新相关键来响应其值的更改。

数组观察

mutableArrayValueForkey:

监听数组的变化

self.person.dataArray = [NSMutableArray array];
[self.person addObserver:self forKeyPath:@"dataArray" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:PersonNameContext];

用KVC的方式变更属性

  [[self.person mutableArrayValueForKey:@"dataArray"] addObject:@"1"];

监听结果

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary *)change context:(void *)context
{
    if (context == PersonNameContext) {
        NSLog(@"change%@",change);
    } else {
        [super observeValueForKeyPath:keyPath ofObject:object change:change context:context];
    }
}

输出

change{
    indexes = "<_NSCachedIndexSet: 0x600003665d80>[number of indexes: 1 (in 1 ranges), indexes: (0)]";
    kind = 2;
    new =     (
        1
    );
}

KVO底层原理

KVO无法监听对类的成员变量赋值

KVO是使用isa-swizzling的技术实现的

• 顾名思义，isa指针指向维护分配表的对象的类。该分派表实质上包含指向该类实现的方法的指针以及其他数据。
• 在为对象的属性注册观察者时，将修改观察对象的isa指针，指向中间类而不是真实类。结果，isa指针的值不一定反映实例的实际类。
• 永远不应依靠isa指针来确定类成员身份。相反，应该使用class方法来确定对象实例的类。

调试添加及移除观察者的前后

• 在添加观察者前以及添加观察者后，分别使用object_getClassName()可得下图，NSKVONotifying_Person为Person的子类（派生类）

  添加观察者前后调试.png

  在添加观察者后，查看NSKVONotifying_Person和Person的方法列表，NSKVONotifying_Person重写了监听属性的setter方法

  - (void)printAllMethodsWithClass:(Class)class{
      unsigned int count = 0;
      Method *list = class_copyMethodList(class, &count);
      for (int i = 0; i<count; i++) {
          Method method = list[I];
          SEL sel = method_getName(method);
          IMP imp = class_getMethodImplementation(class, sel);
          NSLog(@"%@-%p",NSStringFromSelector(sel),imp);
      }
      free(list);
  }
  

  ![Person类与中间类.png](https://img.haomeiwen.com/i2438680/ea3c794377779555.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)
  

• 在移除全部监听后，查看对象isa已被还原，但是中间类生成后不会被销毁

  
  移除观察者后.png

KVO监听赋值过程

• 在初始化Person对象时，断点调试监听赋值过程

  watchpoint set variable self->_person->_name

  watchpoint.png

• 查看栈信息，在监听属性做赋值时会按下图顺序执行

  1. _NSSetObjectValueAndNotify

  2. -[NSObject(NSKeyValueObservingPrivate) _changeValueForKey:key:key:usingBlock:]:

  3. -[NSObject(NSKeyValueObservingPrivate) _changeValueForKeys:count:maybeOldValuesDict:maybeNewValuesDict:usingBlock:

     方法内部

     1. NSKeyValueWillChange
     2. [super setName:]
     3. NSKeyValueDidChange
  监听属性赋值时的栈信息.png