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iOS 底层探索之KVO

iOS 底层探索之KVO

作者: 淡定的笨鸟 | 来源:发表于2019-06-10 23:13 被阅读0次

    KVO是Objective-C中的键值监听策略,本篇能学习到以下知识点
    1、KVO的使用方法大全
    2、KVO的底层如何实现
    3、自定义KVO

    KVO的使用方法大全

    Part1、KVO三部曲
    • 1、监听值的变化
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"isImageLoadFinshed" options:(NSKeyValueObservingOptionNew) context:NULL];
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"dataArray" options:(NSKeyValueObservingOptionNew) context:NULL];
    

    值得注意的是,在监听数组时比较特殊,在增加或减少数组元素时,以正常的方式addObjectremoveObject无法成功监听,因为KVO监听的是指针的变化,对于数组来说,增加或删除元素,数组的指针并没有变化,需要KVC配合,如下所示

    [[self.person mutableArrayValueForKey:@"dataArray"] addObject:@"Hello"];
    
    • 2、触发值变化的响应
    //object是被监听的对象
    - (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
        if ([keyPath isEqualToString:@"isImageLoadFinshed"]) {
            NSLog(@"change = %@", change);
        }
    }
    
    • 3、dealloc中移除监听
    - (void)dealloc{
        [self.person removeObserver:self forKeyPath:@"isImageLoadFinshed"];    
    }
    

    注意:context如果不传值的话就传NULL,不要传nil,因为context值是(void *)类型的,context相当于标签,在同一个类中要监听多个Observer时,需要通过context作区分。

    Part2、手动观察和自动观察
    • 1、自动观察:需要实现automaticallyNotifiesObserversForKey方法
    /**
     自动管理KVO的监听
    
     @param key 被观察的key
     @return 返回YES时,表示可以监听,返回NO时,则不监听
     */
    + (BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key {
        if ([key isEqualToString:@"name"]) {//只观察name属性
            return YES;
        }
        return NO;
    }
    
    • 2、手动观察:需要在值发生改变之前和之后分别调用willChangeValueForKeydidChangeValueForKey方法
    /**
     手动管理KVO监听
     在对象的setter方法中,实现self的willChange和didChange就可以实现手动监听了
     */
    - (void)setName:(NSString *)name {
        [self willChangeValueForKey:@"name"];
        _name = name;
        [self didChangeValueForKey:@"name"];
    }
    
    Part3、联动观察

    只要监听一个属性值,就可以联动观察其他属性值的变化
    需要实现keyPathsForValuesAffectingValueForKey方法,这个方法的含义是,与key对应的联动观察的keyPaths集合,我们只需要将联动的元素添加到keyPaths集合中即可。

    /**
     联动观察
     在有些时候,只要观察一个属性值,就可以监听对象中其他属性发生的变化
     比如下载进度downloadProgress = writtenData / totalData,当writtenData和totalData任意一个发生变化,downloadProgress就会一同变化,这种我们只需要监听downloadProgress,没必要再去监听writtenData和totalData了.
     @param key 监听的key
     @return keyPath的集合
     */
    + (NSSet<NSString *> *)keyPathsForValuesAffectingValueForKey:(NSString *)key {
        NSMutableSet *keyPaths = [[NSMutableSet alloc] initWithSet:[super keyPathsForValuesAffectingValueForKey:key]];
        if ([key isEqualToString:@"downloadProgress"]) {
            NSArray *affectKeys = @[@"writtenData", @"totalData"];
            [keyPaths addObjectsFromArray:affectKeys];
        }
        
        return keyPaths;
    }
    

    以上就是系统KVO的使用方法,很简单,也容易出错,要谨记在离开页面的同时移除监听(如果不移除监听,在其他类中如果也监听了的话,很可能就会造成多次调用监听)。

    KVO的底层是如何实现

    我们创建一个Person类,定义一个实例变量name和一个属性nickName,实例变量默认不实现setter方法,属性nickName默认实现了settergetter方法。如下所示

    @interface Person : NSObject{
        @public
        NSString *name;
    }
    @property (nonatomic, copy) NSString *nickName;
    
    - (void)hello;
    - (void)world;
    
    @end
    
    @implementation Person 
    - (void)hello {
        NSLog(@"你好");
    }
    - (void)world {
        NSLog(@"世界");
    }
    
    @end
    

    然后在ViewDidLoad里面监听name实例变量和nickName属性变量。

    - (void)viewDidLoad {
        [super viewDidLoad];
        self.person = [[Person alloc] init];
        [self.person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:NULL];
        [self.person addObserver:self forKeyPath:@"nickName" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:NULL];
        
        self.person.nickName = @"property";
        self.person->name = @"instance";
    }
    
    - (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
        NSLog(@"实际情况:%@-%@",self.person.nickName,self.person->name);
        self.person.nickName = @"你好笨鸟";
        self.person->name = @"你好打老虎";
    }
    
    #pragma mark - KVO回调
    - (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
        NSLog(@"keyPath = %@===change = %@", keyPath, change);
    }
    

    我们按照上面代码所写,在点击屏幕之后同时改变nickNamename的值,发现在observeValueForKeyPath中只监听到了nickName的变化,打印如下

    image.png
    因此得出结论一:KVO观察的是setter方法
    通过上面的实例name和属性nickName就可观测出来,实例没有setter方法,属性有setter方法,在同时监听实例和属性时,当他们的值发生改变时,只有属性监听到值的变化。

    我们在addObserver处打断点,如下图所示

    image.png

    在控制台打印如下

    (lldb) po self.person
    <LGPerson: 0x600000ecfdc0>
    (lldb) po object_getClass(self.person)
    NSKVONotifying_Person
    

    addObserver之前person对象的isa指针指向Person类,在addObserver之后,person对象的isa指针指向NSKVONotifying_Person类。

    我们再打印一下Person类及其所有子类

    [self printClasses:[Person class]];
    
    /**
     获取当前类和它的的所有子类
     objc_getClassList
     该函数的作用是获取已经注册的类,它需要传入两个参数,第一个参数 buffer :已分配好内存空间的数组,第二个参数 bufferCount :数组中可存放元素的个数,返回值是注册的类的总数。
     当参数 bufferCount 值小于注册的类的总数时,获取到的是注册类的集合的任意子集
     第一个参数传 NULL 时将会获取到当前注册的所有的类,此时可存放元素的个数为0,因此第二个参数可传0,返回值为当前注册的所有类的总数。
     */
    - (void)printClasses:(Class)cls{
    
        int cnt = 0;
        cnt = objc_getClassList(NULL, 0);
        NSMutableArray *mArray = [NSMutableArray arrayWithObject:cls];
        
        Class *classes = (Class *)malloc(sizeof(Class)*cnt);
        objc_getClassList(classes, cnt);
        
        for (int i = 0; i < cnt; i++) {
            if (cls == class_getSuperclass(classes[i])) {
                [mArray addObject:classes[i]];
            }
        }
        
        free(classes);
        
        NSLog(@"classes = %@", mArray);
    }
    

    打印结果如下

    classes = (
        Person,
        "NSKVONotifying_Person"
    )
    

    于是我们得到了结论二:设置KVO监听时,会动态生成一个NSKVONotifying_XXX类,这个类是XXX的子类

    我们继续打印Person类和NSKVONotifying_Person的所有方法

    /*从打印可看出,
       1.setNickName的imp地址发生了变化(类被重写)
       2.增加了三个方法分别是,class,dealloc,_isKVOA
    */
    [self printClassAllMethod:[Person class]];
    NSLog(@"*******************************");
    [self printClassAllMethod:NSClassFromString(@"NSKVONotifying_Person")];
    
    - (void)printClassAllMethod:(Class)cls{
        unsigned int count = 0;
        Method *methodList = class_copyMethodList(cls, &count);
        for (int i = 0; i<count; i++) {
            Method method = methodList[i];
            SEL sel = method_getName(method);
            IMP imp = class_getMethodImplementation(cls, sel);
            NSLog(@"%@-%p",NSStringFromSelector(sel),imp);
        }
        free(methodList);
    }
    

    打印结果如下

    image.png
    我们发现,Person类的setNickName方法的imp地址和NSKVONotifying_Person类的setNickName方法的imp地址发生了改变;而且我们还看到了NSKVONotifying_Person类多了三个方法classdealloc_isKVOA
    于是我们得出结论三:NSKVONotifying_Person类重写了响应属性的setter方法,且增加了三个方法class,dealloc和_isKVOA(这个方法表示这是KVO的类)

    针对上述的三个结论,提出几个问题

    • 1、系统为什么要动态NSNotifying_XXX类来实现KVO?
      答:因为要减少对原有类的影响。
    • 2、重写setter方法都做了哪些操作?
      答:一个是监听新值和旧值的变化,一个是将消息发送给父类Person的setter方法更新属性的值。
    • 3、添加class方法的目的是什么?
      答:苹果本意是要隐藏NSNotifying_XXX类,所以要添加class方法返回的是父类Person
    • 4、添加dealloc方法的目的是什么?
      答:为了使NSNotifying_XXX类创建的内容能够及时释放。
    总结

    综合我们得到的三个结论,不难发现KVO实现监听值变化的本质是

    • 1、动态创建了NSKVONotifying_XXX类,这个类是被监听类XXX的子类
    • 2、在NSKVONotifying_XXX类中重写了属性的setter方法,手动监听了值的变化
    • 3、动态增加了三个方法class、dealloc、_isKVOA。

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