KVO探究（二）---原理篇

作者: 大鹏鸟 | 来源:发表于2017-12-08 12:22 被阅读15次

一、查看对象的观察信息observationInfo

代码如下：

- (void)addKVOToPersonModelAndLogIt {
    _personModel = [[ZPZPersonModel alloc] init];
    [_personModel addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:NULL];
    [_personModel addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionOld context:NULL];
    [_personModel addObserver:self forKeyPath:@"ID" options:NSKeyValueObservingOptionInitial context:NULL];
    [_personModel addObserver:self forKeyPath:@"height" options:NSKeyValueObservingOptionPrior context:NULL];
    
    _obserInfo= _personModel.observationInfo;
    NSLog(@"%@---%@---%p",_obserInfo,[_obserInfo class],self);
    
}
打印结果：
2017-12-07 16:22:41.537437+0800 ZPZKVOPractice[7791:300531] <NSKeyValueObservationInfo 0x608000228140> (
<NSKeyValueObservance 0x608000448490: Observer: 0x7fb094a06f30, Key path: name, Options: <New: YES, Old: NO, Prior: NO> Context: 0x0, Property: 0x608000448070>
<NSKeyValueObservance 0x608000448be0: Observer: 0x7fb094a06f30, Key path: age, Options: <New: NO, Old: YES, Prior: NO> Context: 0x0, Property: 0x6080004485e0>
<NSKeyValueObservance 0x608000448850: Observer: 0x7fb094a06f30, Key path: ID, Options: <New: NO, Old: NO, Prior: NO> Context: 0x0, Property: 0x6080004481f0>
<NSKeyValueObservance 0x608000448550: Observer: 0x7fb094a06f30, Key path: height, Options: <New: NO, Old: NO, Prior: YES> Context: 0x0, Property: 0x608000448c70>
)---NSKeyValueObservationInfo---0x7fb094a06f30

通过runtime再做进一步的分析，发现观察的信息是一个私有类NSKeyValueObservationInfo，该类中有一个数组的变量（注意不是属性）_observances，在该数组中保存了NSKeyValueObservance。

二、原理

当我们去网上搜“KVO原理”时，会出来一大堆的文章，相信说的都是下面的意思：

当某个类的对象第一次被观察时，系统就会在运行期动态地创建该类的一个派生类，在这个派生类中重写基类中任何被观察属性的 setter 方法。
派生类在被重写的 setter 方法实现真正的通知机制，就如前面手动实现键值观察那样。这么做是基于设置属性会调用 setter 方法，而通过重写就获得了 KVO 需要的通知机制。当然前提是要通过遵循 KVO 的属性设置方式来变更属性值，如果仅是直接修改属性对应的成员变量，是无法实现 KVO 的。
同时派生类还重写了 class 方法以“欺骗”外部调用者它就是起初的那个类。然后系统将这个对象的 isa 指针指向这个新诞生的派生类，因此这个对象就成为该派生类的对象了，因而在该对象上对 setter 的调用就会调用重写的 setter，从而激活键值通知机制。此外，派生类还重写了 dealloc 方法来释放资源。

简单说：生成了一个中间类，然后操作的都是这个中间类，使用了一个叫isa-swizzling的技术。

但是其实不简单是这样，因为观察者的触发方式有两种：自动和手动，通过实验，你会发现手动和自动是不一样的！

下面通过runtime来解析一下前后的不同。

1、Isa

执行代码如下：

- (void)logIsaBeforeKVO {
    Class objectIsa = object_getClass(_personModel);
    Class classIsa = object_getClass(objectIsa);
    Class metaIsa = object_getClass(classIsa);
    NSLog(@"objectIsa:%@,classIsa:%@,metaIsa:%@",objectIsa, classIsa, metaIsa);
}
- (void)logIsaAfterKVO {
    Class objectIsa = object_getClass(_personModel);
    Class classIsa = object_getClass(objectIsa);
    Class metaIsa = object_getClass(classIsa);
    NSLog(@"objectIsa:%@,classIsa:%@,metaIsa:%@",objectIsa, classIsa, metaIsa);
}

A：自动触发

自动触发Isa.png

B：手动触发

手动触发Isa.png

总结：

比较上面的两张图，不难发现，只有自动触发的才会生成一个新的NSKVONotifying_开头的中间类；手动触发的则还是原类。

2、SuperClass

执行以下代码，看看其父类：

- (void)logSuperClassOfObject:(id)obj {
    Class objectIsa = object_getClass(obj);
    Class superClass = class_getSuperclass(objectIsa);
    Class selfClass = [ZPZPersonModel class];
    NSLog(@"currentClass:%@,superClass:%@,superPointer:%p,selfPointer:%p",objectIsa,superClass,superClass, selfClass);
}

因为对象的Isa指向其类自身（要理解元类和根元类，简单说，每个类都有一个元类，而所有的元类都指向同一个根元类），所以此时objectIsa就代表自己，再获取其super class，然后看看两个的地址是否相同，如果两个地址相同，则说明了就是父子关系。(证明该结论的办法是实现一个子类，按照相同的步骤去操作)

A：自动触发

自动触发父类.png

B：手动触发

手动触发.png

总结：

由上面可以看出，在自动触发的情况下，的确是会生成一个子类来实现观察；而手动触发的，则完全没有重新生成。

既然手动触发没有生成，则接下来将着重研究自动触发的一些现象（手动触发的原理是什么呢？）

3、属性（自动触发）

- (void)logPropertyOfObject:(id)obj {
    Class cls = [obj class];
    unsigned int count = 0;
    objc_property_t * property_list = class_copyPropertyList(cls, &count);
    for (unsigned int i = 0; i < count; i++) {
        objc_property_t property = property_list[I];
        const char * proper_name = property_getName(property);
        NSString * properName = [NSString stringWithCString:proper_name encoding:NSUTF8StringEncoding];
        NSLog(@"%@",properName);
    }
}

image.png

发现其没有任何属性。

4、方法（自动触发）

添加观察者的代码如下：

//    [_personModel addObserver:self forKeyPath:@"ID" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:NULL];
    [_personModel addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:NULL];

这里的age为自动触发，ID为手动触发，先打开age行，最后的结果为：

方法.png

这里可以发现其重写了父类的age的set方法、父类的class、dealloc方法、，新增了一个_isKVOA方法。

如果把上面的添加观察的代码的ID也打开，再次打印log，发现结果和上面是一样的，没什么改变，再次说明手动触发不会再生成一个子类。

如果再添加一个height到观察者里，打印log，会多一个height的set方法。

综上：可以知道，自动触发的观察者就是重写了观察的属性的set方法来实现自动触发观察，而实现的其他的方法是为了满足某种需要。

5、多个对象

上面所描述的都是一个对象，然后观察其中的属性，如果有两个对象，该两个对象都属于同一个类，分别观察不同的对象，会怎么样呢？代码如下：

- (void)addPersonModelsKVO {
    _personModel = [[ZPZPersonModel alloc] init];
    _secondPersonModel = [[ZPZPersonModel alloc] init];
    NSLog(@"=========================add KVO before========================");
    //    [self logIsaBeforeKVO];
    //    [self logSuperClassOfObject:_personModel];
    //    [self logPropertyOfObject:object_getClass(_personModel)];
    [self logMethodOfObject:object_getClass(_personModel)];
    //    [_personModel addObserver:self forKeyPath:@"ID" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:NULL];
    [_personModel addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:NULL];
    [_secondPersonModel addObserver:self forKeyPath:@"height" options:NSKeyValueObservingOptionInitial context:NULL];
    NSLog(@"=========================add KVO after========================");
    //    [self logIsaAfterKVO];
    //    [self logSuperClassOfObject:_personModel];
    //    [self logPropertyOfObject:object_getClass(_personModel)];
    [self logMethodOfObject:object_getClass(_personModel)];
}

打印结果呢？注意这里只打印了一个对象的：

两个对象.png

What？怎么会重写了两个set方法，height属性它并没有观察啊？

6、不同页面

在A页面有如下实现：

- (void)addPersonModelKVO {
    _personModel = [[ZPZPersonModel alloc] init];
    [_personModel addObserver:self forKeyPath:@"height" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:NULL];
}

- (void)viewWillAppear:(BOOL)animated {
    [super viewWillAppear:animated];
    [self logMethodOfObject:object_getClass(_personModel)];
}

//method
- (void)logMethodOfObject:(Class)cls {
    unsigned int count = 0;
    Method * method_list = class_copyMethodList(cls, &count);
    for (unsigned int i = 0; i < count; i++) {
        Method method = method_list[I];
        SEL method_name = method_getName(method);
        NSString * methodName = NSStringFromSelector(method_name);
        NSLog(@"%@",methodName);
    }
}

在B页面有如下实现：

- (void)addPersonModelKVO {
    _personModel = [[ZPZPersonModel alloc] init];
    [_personModel addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:NULL];
    [self logMethodOfObject:object_getClass(_personModel)];
    
}

过程一
刚进入A页面，添加观察者后打印如下：

A1.png
过程二
A页面push进B页面，添加观察者后打印如下：

B.png
过程三
从B页面pop回A页面，打印如下：

A2.png

正常来说，首先，一个页面消失，该对象也应该消失，那么不应该出现我观察了的属性还在；其次，不同对象，生成子类，应该不同，为什么会出现不同对象的观察属性会出现串门的现象。

所以可以做出如下大胆的猜测：

1、对同一个类的一个或者多个实例添加观察者，操作的都是同一个类，其实这个不用证明，因为生成的子类都是以NSKVONotifying_开头加自己的类名；
2、一旦生成了该类，就会产生记忆，对已经添加过的观察的属性不再随着对象的释放而清除。

三、总结

结合上述现象和手动调用，基本可以得出如下结论：

1、添加时的代码的调用大致为：

- (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context;调用+ (BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key

2、调用时的代码调用大致为：

setXXX调用- (void)willChangeValueForKey:(NSString *)key调用赋值语句调用- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key调用- (void)observeValueForKeyPath:(nullable NSString *)keyPath ofObject:(nullable id)object change:(nullable NSDictionary<NSKeyValueChangeKey, id> *)change context:(nullable void *)context

上一章节遗留了一个问题：
为什么已经添加过的观察属性不再调用+ (BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key？
个人觉得，既然自动触发不将已经添加过的属性清除,而手动触发又没有生成一个子类，那么必然有一个全局的位置存储着这些被观察的属性。

KVO探究（二）---原理篇

一、查看对象的观察信息observationInfo

二、原理

但是其实不简单是这样，因为观察者的触发方式有两种：自动和手动，通过实验，你会发现手动和自动是不一样的！

1、Isa

A：自动触发

B：手动触发

总结：

2、SuperClass

A：自动触发

B：手动触发

总结：

既然手动触发没有生成，则接下来将着重研究自动触发的一些现象（手动触发的原理是什么呢？）

3、属性（自动触发）

4、方法（自动触发）

这里的age为自动触发，ID为手动触发，先打开age行，最后的结果为：

如果把上面的添加观察的代码的ID也打开，再次打印log，发现结果和上面是一样的，没什么改变，再次说明手动触发不会再生成一个子类。

如果再添加一个height到观察者里，打印log，会多一个height的set方法。

5、多个对象

6、不同页面

所以可以做出如下大胆的猜测：

三、总结

1、添加时的代码的调用大致为：

2、调用时的代码调用大致为：

这也只是一个猜测，还在努力求证中，希望您如果有资料能共享一下！

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