KVO实现原理

一，概述

KVO，Key-value Observing，它提供一种机制，当制定的对象的属性被修改后，其观察者就会接收到通知，简单的说就是每次指定的被观察的对象的属性被修改后，KCO就会自动通知相应的观察者了。

KVO其实也是观察者模式的一种应用，这种模式有利于两个类之间的解耦合。

二/KVO的具体实现

@interface ViewController ()

@property (strong, nonatomic) Person *p1;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad { 
    [super viewDidLoad]; 
    // 1.什么是通知 
    // 3个对象 
    self.p1 = [[Person alloc] init];
    self.p1.name = @"p1"; 
    //打印监听前类信息 
    [p1 printInfo]; 
    // KVO是监听对象的属性值的改变的 
    [self.p1 addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil]; 
    self.p1.name = @"123"; 
    //打印监听后类信息 
    [p1 printInfo]; 
    [p1 removeObserver:self forKeyPath:@"name"]; 
    //打印移除监听后类信息 [p1 printInfo]; } 
    // 这个方法时属于 NSObject 类的，任何对象都可以作为观察者 
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSString *,id> *)change context:(void *)context { NSLog(@"监听到了%@的%@属性发生了改变", object, keyPath); NSLog(@"%@", change); }

@end

 person类方法： 
 -(void)printInfo { 
    NSLog(@"isa:%@, supper class:%@", NSStringFromClass(object_getClass(self)), class_getSuperclass(object_getClass(self))); 
    NSLog(@"self:%@, [self superclass]:%@", self, [self superclass]); 
    NSLog(@"age setter function pointer:%p", class_getMethodImplementation(object_getClass(self), @selector(setAge:))); 
    NSLog(@"name setter function pointer:%p", class_getMethodImplementation(object_getClass(self), @selector(setName:))); 
    NSLog(@"printInfo function pointer:%p", class_getMethodImplementation(object_getClass(self), @selector(printInfo))); }

三、KVO的实现原理

KVO 是基于运行时实现的 isa Class NSKVONotifying_Person

基本的原理：当观察某对象A时，KVO机制动态创建一个对象A当前类的子类，并为这个新的子类重写了被观察属性keyPath的setter 方法。setter 方法随后负责通知观察对象属性的改变状况。

深入刨析

Apple 使用了 isa 混写（isa-swizzling）来实现 KVO 。当观察对象A时，KVO机制动态创建一个新的名为： NSKVONotifying_A的新类，该类继承自对象A的本类，且KVO为NSKVONotifying_A重写观察属性的setter 方法，setter 方法会负责在调用原 setter 方法之前和之后，通知所有观察对象属性值的更改情况。（备注： isa 混写（isa-swizzling）isa：is a kind of ； swizzling：混合，搅合；）

①NSKVONotifying_A类剖析：在这个过程，被观察对象的 isa 指针从指向原来的A类，被KVO机制修改为指向系统新创建的子类 NSKVONotifying_A类，来实现当前类属性值改变的监听；

所以当我们从应用层面上看来，完全没有意识到有新的类出现，这是系统“隐瞒”了对KVO的底层实现过程，让我们误以为还是原来的类。但是此时如果我们创建一个新的名为“NSKVONotifying_A”的类()，就会发现系统运行到注册KVO的那段代码时程序就崩溃，因为系统在注册监听的时候动态创建了名为NSKVONotifying_A的中间类，并指向这个中间类了。（isa 指针的作用：每个对象都有isa 指针，指向该对象的类，它告诉 Runtime 系统这个对象的类是什么。所以对象注册为观察者时，isa指针指向新子类，那么这个被观察的对象就神奇地变成新子类的对象（或实例）了。） 因而在该对象上对 setter 的调用就会调用已重写的 setter，从而激活键值通知机制。

②子类setter方法剖析：KVO的键值观察通知依赖于 NSObject 的两个方法:willChangeValueForKey:和 didChangevlueForKey:，在存取数值的前后分别调用2个方法：被观察属性发生改变之前，willChangeValueForKey:被调用，通知系统该 keyPath 的属性值即将变更；当改变发生后， didChangeValueForKey: 被调用，通知系统该 keyPath 的属性值已经变更；之后observeValueForKey:ofObject:change:context: 也会被调用。且重写观察属性的setter 方法这种继承方式的注入是在运行时而不是编译时实现的。

上述例子中，当 p1.name 的值改变时，p1对象的 isa 指针会指向 NSKVONotifying_Person，意味着，在程序运行时，会动态生成一个 NSKVONotifying_Person 类，该类继承于 Person，而且该类中也有个 -setName: 方法，方法中在设置 name 的同时实现了：

四、特点

观察者观察的是属性，只有遵循 KVO 变更属性值的方式才会执行KVO的回调方法，例如是否执行了setter方法、或者是否使用了KVC赋值。

如果赋值没有通过setter方法或者KVC，而是直接修改属性对应的成员变量，例如：仅调用_name = @"newName"，这时是不会触发kvo机制，更加不会调用回调方法的。

所以使用KVO机制的前提是遵循 KVO 的属性设置方式来变更属性值。

拓展

1.KVC与KVO的不同？

KVC(键值编码)，即Key-Value Coding，一个非正式的Protocol，使用字符串(键)访问一个对象实例变量的机制。而不是通过调用Setter、Getter方法等显式的存取方式去问。

KVO(键值监听)，即Key-Value Observing，它提供一种机制,当指定的对象的属性被修改后,对象就会接受到通知，前提是执行了setter方法、或者使用了KVC赋值。

2.和notification(通知)的区别？

notification比KVO多了发送通知的一步。两者都是一对多，但是对象之间直接的交互，notification明显得多，需要notificationCenter来做为中间交互。而KVO如我们介绍的，设置观察者->处理属性变化，至于中间通知这一环，则隐秘多了，只留一句“交由系统通知”，具体的可参照以上实现过程的剖析。

notification的优点是监听不局限于属性的变化，还可以对多种多样的状态变化进行监听，监听范围广，例如键盘、前后台等系统通知的使用也更显灵活方便。（参照通知机制第五节系统通知名称内容）

3.与delegate的不同？

和delegate一样，KVO和NSNotification的作用都是类与类之间的通信。但是与delegate不同的是：

这两个都是负责发送接收通知，剩下的事情由系统处理，所以不用返回值；而delegate 则需要通信的对象通过变量(代理)联系；

delegate一般是一对一，而这两个可以一对多。

4.涉及技术：

KVC/KVO实现的根本是Objective-C的动态性和runtime，以及访问器方法的实现；