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KVO内部实现原理

KVO内部实现原理

作者: CoderLNHui | 来源:发表于2017-01-12 18:37 被阅读81次

    调用函数

    • addObserver:forKeyPath:options:context: 各个参数的作用分别是什么,observer中需要实现哪个方法才能获得KVO回调?
    
    /**
    
     1. self.person:要监听的对象
    
     2. 参数说明
    
     1> 观察者,负责处理监听事件的对象
    
     2> 要监听的属性
    
     3> 观察的选项(观察新、旧值,也可以都观察)
    
     4> 上下文,用于传递数据,可以利用上下文区分不同的监听
    
     */
    
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:@"Person Name"];
    
    /**
    
     *  当监控的某个属性的值改变了就会调用
    
     *
    
     *  @param keyPath 监听的属性名
    
     *  @param object  属性所属的对象
    
     *  @param change  属性的修改情况(属性原来的值、属性最新的值)
    
     *  @param context 传递的上下文数据,与监听的时候传递的一致,可以利用上下文区分不同的监听
    
     */
    
    - (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary *)change context:(void *)context
    
    {
    
        NSLog(@"%@对象的%@属性改变了:%@", object, keyPath, change);
    
    }
    

    KVO内部实现原理

    KVO是基于runtime机制实现的

    • 当某个类的属性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方法内实现真正的通知机制

    • 如果原类为Person,那么生成的派生类名为 NSKVONotifying_Person

    • 每个类对象中都有一个isa指针指向当前类,当一个类对象的第一次被观察,那么系统会偷偷将isa指针指向动态生成的派生类,从而在给被监控属性赋值时执行的是派生类的setter方法

    • 键值观察通知依赖于 NSObject 的两个方法: willChangeValueForKey:didChangevlueForKey:;在一个被观察属性发生改变之前, willChangeValueForKey: 一定会被调用,这就 会记录旧的值。而当改变发生后,didChangeValueForKey: 会被调用,继而 observeValueForKey:ofObject:change:context: 也会被调用。

    • 补充:KVO的这套实现机制中苹果还偷偷重写了class方法,让我们误认为还是使用的当前类,从而达到隐藏生成的派生类

    [图片上传中。。。(1)]

    如何手动触发一个value的KVO

    - 自动触发的场景:在注册KVO之前设置一个初始值,注册之后,设置一个不一样的值,就可以触发了
    
    • 想知道如何手动触发,必须知道自动触发 KVO 的原理,见上面的描述

    手动触发演示

     @property (nonatomic, strong) NSDate *now;
    
    - (void)viewDidLoad
    
    {
    
        [super viewDidLoad];    // “手动触发self.now的KVO”,必写。
    
        [self willChangeValueForKey:@"now"];    // “手动触发self.now的KVO”,必写。
    
        [self didChangeValueForKey:@"now"];
    
    }
    

    一些问题

    • 若一个类有实例变量NSString *_foo,调用setValue:forKey:时,是以foo还是_foo作为key?

    • 都可以

    • KVC的keyPath中的集合运算符如何使用?

    • 必须用在集合对象上或普通对象的集合属性上

      > 简单集合运算符有@avg, @count , @max , @min ,@sum 格式 @"@sum.age" 或 @"集合属性.@max.age"???
    

    ** **- KVC和KVO的keyPath一定是属性么?

    • 可以是成员变量

    自己实现KVO?

    • 利用RunTime:
      • 首先,我们创建 NSObject 的 Category,并在头文件中添加
        API:
    typedef void(^PGObservingBlock)(id observedObject, NSString *observedKey, id oldValue, id newValue);
    
    @interface NSObject (KVO)
    
    - (void)PG_addObserver:(NSObject *)observer
    
                    forKey:(NSString *)key
    
                 withBlock:(PGObservingBlock)block;
    
    - (void)PG_removeObserver:(NSObject *)observer forKey:(NSString *)key;
    
    @end
    
    • 接下来,实现 PG_addObserver:forKey:withBlock: 方法。逻辑并不复杂:

    • 检查对象的类有没有相应的 setter 方法。如果没有抛出异常;

    • 检查对象 isa 指向的类是不是一个 KVO 类。如果不是,新建一个继承原来类的子类,并把 isa 指向这个新建的子类;

    • 检查对象的 KVO 类重写过没有这个 setter 方法。如果没有,添加重写的 setter 方法;

    • 添加这个观察者
    - (void)PG_addObserver:(NSObject *)observer
    
    forKey:(NSString *)key
    
    withBlock:(PGObservingBlock)block
    
    {
    
        
    
        // 先通过 setterForGetter() 方法获得相应的 setter 的名字(SEL)。也就是把 key 的首字母大写,然后前面加上 set 后面加上 :,这样 key 就变成了 setKey:。然后再用 class_getInstanceMethod 去获得 setKey: 的实现(Method)。如果没有,自然要抛出异常。
    
        
    
        SEL setterSelector = NSSelectorFromString(setterForGetter(key));
    
        
    
        Method setterMethod = class_getInstanceMethod([self class], setterSelector);
    
        
    
        if (!setterMethod) {
    
            
    
            // throw invalid argument exception
    
            
    
        }
    
        
    
        
    
        Class clazz = object_getClass(self);
    
        
    
        NSString *clazzName = NSStringFromClass(clazz);
    
        
    
        
    
        // Step 2: 我们先看类名有没有我们定义的前缀。如果没有,我们就去创建新的子类,并通过 object_setClass() 修改 isa 指针。
    
        
    
        
    
        if (![clazzName hasPrefix:kPGKVOClassPrefix]) {
    
            
    
            clazz = [self makeKvoClassWithOriginalClassName:clazzName];
    
            
    
            object_setClass(self, clazz);
    
            
    
        }
    
        
    
        
    
        // Step 3: 重写 setter 方法。新的 setter 在调用原 setter 方法后,通知每个观察者(调用之前传入的 block ):
    
        
    
        
    
        if (![self hasSelector:setterSelector]) {
    
            
    
            const char *types = method_getTypeEncoding(setterMethod);
    
            
    
            class_addMethod(clazz, setterSelector, (IMP)kvo_setter, types);
    
            
    
        }
    
        
    
        
    
        // Step 4: 把这个观察的相关信息存在 associatedObject 里。观察的相关信息(观察者,被观察的 key, 和传入的 block )封装在 PGObservationInfo 类里。
    
        
    
        PGObservationInfo *info = [[PGObservationInfo alloc] initWithObserver:observer Key:key block:block];
    
        
    
        NSMutableArray *observers = objc_getAssociatedObject(self, (__bridge const void *)(kPGKVOAssociatedObservers));
    
        
    
        if (!observers) {
    
            
    
            observers = [NSMutableArray array];
    
            
    
            objc_setAssociatedObject(self, (__bridge const void *)(kPGKVOAssociatedObservers), observers, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
    
            
    
        }
    
        
    
        [observers addObject:info];
    
        
    
    }
    
    static void kvo_setter(id self, SEL _cmd, id newValue)
    
    {
    
        NSString *setterName = NSStringFromSelector(_cmd);
    
        NSString *getterName = getterForSetter(setterName);
    
        if (!getterName) {
    
            // throw invalid argument exception
    
        }
    
        id oldValue = [self valueForKey:getterName];
    
        struct objc_super superclazz = {
    
            .receiver = self,
    
            .super_class = class_getSuperclass(object_getClass(self))
    
        };
    
        // 对 objc_msgSendSuper 进行类型转换,在 Xcode 6 里,新的 LLVM 会对 objc_msgSendSuper 以及 objc_msgSend 做严格的类型检查,如果不做类型转换。Xcode 会抱怨有 too many arguments 的错误
    
        void (*objc_msgSendSuperCasted)(void *, SEL, id) = (void *)objc_msgSendSuper;
    
        // call super's setter, which is original class's setter method
    
        objc_msgSendSuperCasted(&superclazz, _cmd, newValue);
    
        // look up observers and call the blocks
    
        NSMutableArray *observers = objc_getAssociatedObject(self, (__bridge const void *)(kPGKVOAssociatedObservers));
    
        for (PGObservationInfo *each in observers) {
    
            if ([each.key isEqualToString:getterName]) {
    
                dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    
                    each.block(self, getterName, oldValue, newValue);
    
                });
    
            }
    
        }
    
    }
    
    @interface PGObservationInfo : NSObject
    
    @property (nonatomic, weak) NSObject *observer;
    
    @property (nonatomic, copy) NSString *key;
    
    @property (nonatomic, copy) PGObservingBlock block;
    
    @end
    
    - (Class)makeKvoClassWithOriginalClassName:(NSString *)originalClazzName
    
    {
    
        
    
        NSString *kvoClazzName = [kPGKVOClassPrefix stringByAppendingString:originalClazzName];
    
        
    
        Class clazz = NSClassFromString(kvoClazzName);
    
        
    
        
    
        if (clazz) {
    
            
    
            return clazz;
    
            
    
        }
    
        
    
        
    
        // 动态创建新的类需要用 objc/runtime.h 中定义的 objc_allocateClassPair() 函数。传一个父类,类名,然后额外的空间(通常为 0),它返回给你一个类。
    
        
    
        Class originalClazz = object_getClass(self);
    
        
    
        Class kvoClazz = objc_allocateClassPair(originalClazz, kvoClazzName.UTF8String, 0);
    
        
    
        
    
        // 然后就给这个类添加方法,也可以添加变量。这里,我们只重写了 class 方法这时候我们也企图隐藏这个子类的存在。最后 objc_registerClassPair() 告诉 Runtime 这个类的存在。
    
        
    
        Method clazzMethod = class_getInstanceMethod(originalClazz, @selector(class));
    
        
    
        const char *types = method_getTypeEncoding(clazzMethod);
    
        
    
        class_addMethod(kvoClazz, @selector(class), (IMP)kvo_class, types);
    
        
    
        
    
        objc_registerClassPair(kvoClazz);
    
        
    
        
    
        return kvoClazz;
    
        
    
    }
    

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