转载自：iOS开发 - NSNotification原理理解

概念

NSNotification是iOS中一个调度消息通知的类，采用单例设计模式，在开发中实现传值、回调等。在iOS中，NSNotification是使用观察者模式来实现用于跨层传递消息。

三个主要类

NSNotification

NSNotification包含了一些用于向其他对象发送通知的必要信息，包括名称、对象和可选字典，并由NSNotificationCenter或NSDistributedNotificationCenter的实例进行发送。name是标识通知的标记、object是保存发送通知的对象、userinfo存储其他相关对象。这里主要注意的是：NSNotification对象是不可变的。

字段名	含义
name	通知的名称，用于通知的唯一标识
object	保存发送通知的对象
userinfo	存储其他相关对象

可以使用notificationWithName:object: 或 notificationWithName:object:userInfo: 创建通知对象。但实际开发中，一般是直接使用NSNotificationCenter调用 postNotificationName:object: 或 postNotificationName:object:userInfo: ，这两个类方法会在内部直接创建NSNotification对象，并发出通知。
  从官网文档可知，NSNotification是不能直接实例化的，如果用init方法进行实例化时，会引发异常。还有需要注意的是如果我们自己去实现构造方法时，不能在super上调用init方法。

NSNotificationCenter

NSNotificationCenter提供了一套机制来发送通知，每个运行中的应用程序都有一个defaultCenter通知中心，我们可以创建新的通知中心来组织特定上下文中的通信。  NSNotificationCenter暴露给外部的字段只有一个defaultCenter，并且该字段是只读的，暴露出来的方法分为三种：添加、移除通知观察者和发出通知。详细如下表所示：

作用	相关方法
添加通知观察者	addObserver:selector:name:object:
addObserverForName:object:queue:usingBlock:
移除通知观察者	removeObserver:
removeObserver:name:object:
发出通知	postNotification:

postNotificationName:object:
postNotificationName:object:userInfo: |

相关说明：

• addObserverForName:object:queue:usingBlock:方法，相比addObserver:selector:name:object:方法多了queue和block，queue就是决定将block回调提交到哪个队列里面执行。这里需要注意的是发送通知和接收通知的线程必须为同一个。常见情况下会把queue设置为主队列，因为主队列的任务都会在主线程下完成，因此可以用这种方式来实现通知更新UI。

NSNotificationQueue

简单理解为：通知中心的缓冲区。尽管通知中心已经分发通知，但放置到队列中的通知可能会延迟，直到runloop结束或者runloop空闲时才发送。如果有多个相同的通知，NSNotificationQueue会将其进行合并，以便在发布多个通知的情况下只发送一个通知。
  通知队列按照先进先出(FIFO)的顺序维护通知。当一个通知移动到队列的前面时，队列将它发送到通知中心，然后再将通知分派给所有注册为观察者的对象。每个线程都有一个默认的通知队列，该队列与流程的默认通知中心相关联。我们也可以创建自己的通知队列。
  和NSNotificationCenter一样，NSNotificationQueue也只暴露了一个字段：defaultQueue，返回当前线程的默认通知队列。方法分为：创建通知队列和管理通知。详细说明如下表所示：

作用	相关方法
创建通知队列	initWithNotificationCenter:
管理通知	enqueueNotification:postingStyle:

dequeueNotificationsMatching:coalesceMask:
enqueueNotification:postingStyle:coalesceMask:forModes: |

方法相关说明：

• initWithNotificationCenter: 初始化并返回指定通知中心的通知队列。
• enqueueNotification:postingStyle: 使用指定的发布样式向通知队列添加通知。
• dequeueNotificationsMatching:coalesceMask: 使用提供的匹配条件从匹配提供的通知的队列中删除所有通知。
• enqueueNotification:postingStyle:coalesceMask:forModes: 使用指定的发布样式、合并标准和运行循环模式向通知队列添加通知。

在上面的方法中，需要注意的2个常量，相关说明如下：

• NSPostingStyle：用于指定何时发布通知

  • NSPostASAP：在当前通知调用或者计时器结束时发出通知
  • NSPostWhenIdle：当runloop处于空闲时发出通知
  • NSPostNow：当合并通知完成之后立即发出通知

• NSNotificationCoalescing：用于指定通知如何合并

  • NSNotificationNoCoalescing：不合并通知
  • NSNotificationCoalescingOnName：合并具有相同名称的通知
  • NSNotificationCoalescingOnSender： 将通知与相同的对象合并

实现原理

NSNotificationCenter定义了两个Table，同时为了封装观察者信息，也定义了Observation保存观察者信息。他们的结构体可以简化如下所示：

typedef struct NCTbl {
   Observation   *wildcard;  // 保存既没有没有传入通知名字也没有传入object的通知
   MapTable       nameless;  // 保存没有传入通知名字的通知
   MapTable       named;     // 保存传入了通知名字的通知
} NCTable;

typedef struct Obs {
   id        observer;       // 保存接受消息的对象
   SEL       selector;       // 保存注册通知时传入的SEL
   struct Obs    *next;      // 保存注册了同一个通知的下一个观察者
   struct NCTbl  *link;      // 保存改Observation的Table
} Observation;
</pre>

在NSNotificationCenter内部一共保存了两张表，一张用于保存添加观察者的时候传入的NotificationName的情况；一张用于保存添加观察者的时候没有传入NotificationCenter的情况，详细分析如下：

Table

Named Table

在Named Table中，NotificationName作为表的key，因为我们在注册观察者的时候是可以传入一个object参数用于只监听该对象发出的通知，并且一个通知可以添加多个观察者，所以还需要一张表用来保存object和observe的对应关系。这张表的key、value分别是以object为key，observe为value。所以对于Named Table，最终的结构为：

• 首先外层有一个Table，以通知名称为key。其value同样是一个Table。
• 为了实现可以传入一个参数object用于只监听指定该对象发出的通知，及一个通知可以添加多个观察者。则内Table以传入的object为key，用链表来保存所有的观察者，并且以这个链表为value。

image

Named Table

特别说明：在实际开发中，我们经常将object参数传nil，这个时候系统会根据nil自动产生一个key。相当于这个key对应的value（链表）保存的就是对于当前NotificationName没有传入object的所有观察者。当NotificationName被发送时，在链表中的观察者都会收到通知。

UnNamed Table

UNamed Table结构比Named Table简单得多。因为没有NotificationName作为key。这里直接就以object为key，比Named Table少了一层Table嵌套。

image

UnNamed Table

如果在注册观察者时没有传入NotificationName，同时没有传入object，所有的系统通知都会发送到注册的对象里。

添加观察者的流程

首先在初始化NSNotificationCenter时会创建一个对象，这个对象里面保存了Named Table、UNamed Table和其他信息。

1. 首先会根据传入的参数，实例化一个Observation。该Observation对象保存了观察者对象、接收到通知观察者对所执行的方法，由于Observation是一个链表，还保存了下一个Observation的地址。
2. 根据是否传入通知的Name，选择在Named Table还是UNamed Table进行操作。
3. 如果传入通知的name，则会先去用name去查找是否已经有对应的value（注意这个时候返回的value是一个Table）
4. 如果没有对应的value，则创建一个新的Table，然后将这个Table以name为key添加到Named Table。如果有value，那直接去取出这个Table。
5. 得到了保存Observation的Table之后，就通过传入的object拿对应的链表。如果object为空，会默认有一个key表示传入object为空的情况，取的时候也会直接用这个key去取，表示任何地方发送通知都会监听。
6. 如果保存Observation的Table中根据object作为key没有找到对应的链表时，则会创建一个节点，作为头结点插入进去；如果找到了则直接在链表末尾插入之前实例化好的Observation中。

在没有传入NotificationName的情况和上面的过程类似，只不过是直接根据object去对应的链表而已。如果既没有传入NotificationName，也没有传入object，则这个观察者会添加到wildcard链表中。

发送通知的流程

发送通知一般是调用postNotificationName:object:userInfo:方法来实现。该方法内部会实例化一个NSNotification来保存传入的各种参数，包括name、object和userinfo。
  发送通知的流程总体来说就是根据NotificationName查找到对应的Observer链表，然后遍历整个链表，给每个Observer结点中保存的对象及SEL，来向对象发送消息。具体流程如下：

1. 首先会定义一个数组ObserversArray来保存需要通知的Observer。之前在添加观察者的时候把既没有传入NotificationName，也没有传入object的，保存在了wildcard。因为这样观察者会监听所有NotificationName的通知，所以先把wildcard链表遍历一遍，将其中的Observer加到数组ObserversArray中。
2. 找到以object为key的Observer链表。这个过程分为：在Named Table中查找，以及在UNamed Table中查找。然后将遍历找到的链表，同样加入到最开始创建的数组ObserversArray中。
3. 至此，所有关于NotificationName的Observer（wildcard + UNamed Table + Named Table）已经加入到了数组ObserversArray中。接下来就是遍历这个ObserversArray数组，一次取出其中的Observer结点。因为这个结点保存了观察者对象以及selector。所以最终调用形式如下：

[observerNode->observer performSelector: o->selector withObject: notification];

这个方式也就能说明，发送通知的线程和接收通知的线程都是同一个线程。

NSNotification与多线程

NSNotification和线程同步之间是什么关系呢？先看下官方文档的说明：

In a multithreaded application, notifications are always delivered in the thread in which the notification was posted, which may not be the same thread in which an observer registered itself.

翻译过来意思为：

在多线程应用程序中，通知总是在发出通知的线程中传递，而该线程不一定是观察者观察者的那个线程。

更多关于NSNotification与线程之间的关系，请阅读下面的文章：iOS开发 - NSNotification和线程相关

总结

总的来说，NSNotification的三个相关类的作用，可以用下图进行归纳总结。

image

总结

参考

• Apple官方文档
• 简书 - 纸简书生 - 深入理解iOS NSNotification
• CSDN - YFL_iOS - iOS Notification实现原理
• 简书 - 高浩浩浩浩浩浩 - NSNotification 的细节