iOS KVO

作者: 天空像天空一样蓝 | 来源:发表于2019-09-27 19:09 被阅读0次

KVO

KVO的全称是Key-Value-Observing,俗称“键值监听”，可以用于监听某个对象属性的改变。

1、KVO的使用

注册Observer
接收属性值的改变
移除Observer

1.1、注册Observer

- (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context;

observer 观察者，监听属性变化的对象，该对象必须实现
keyPath要观察的属性名称
options调用接收方法的时机以及包含的内容
context上下文，可以传入任意类型的对象，将在消息回调时，接收这个对象。
options 参数解读,一般我们使用NSKeyValueObservingOptionNew 和NSKeyValueObservingOptionOld

typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, NSKeyValueObservingOptions) {
    NSKeyValueObservingOptionNew = 0x01,
    NSKeyValueObservingOptionOld = 0x02,
    NSKeyValueObservingOptionInitial API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0)) = 0x04,
    NSKeyValueObservingOptionPrior API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0)) = 0x08
};
NSKeyValueObservingOptionNew：接收方法的change参数的中包含新的值（NSKeyValueChangeNewKey）
NSKeyValueObservingOptionOld：接收方法的change参数的中包含旧的值（NSKeyValueChangeOldKey）
NSKeyValueObservingOptionInitial：注册的时候发一次通知，改变后也发送一次通知
NSKeyValueObservingOptionPrior：属性改变之前发一次，改变之后再发一次，变化前的通知change参数包含notificationIsPrior = 1

1.2、接收属性值的改变

- (void)observeValueForKeyPath:(nullable NSString *)keyPath ofObject:(nullable id)object change:(nullable NSDictionary<NSKeyValueChangeKey, id> *)change context:(nullable void *)context;

keyPath被观察的属性名称
object 被观察的对象
change在注册是用options参数进行的配置，包含的内容
context上下文

change的key（NSKeyValueChangeKey）有以下几种

NSKeyValueChangeSetting = 1,  // 赋值（下面demo中打印结果就是kind==1）
NSKeyValueChangeInsertion = 2, // 插入
NSKeyValueChangeRemoval = 3, // 移除
NSKeyValueChangeReplacement = 4,// 替换
NSKeyValueChangeNewKey， // 新值
NSKeyValueChangeOldKey， // 旧值

1.3、移除Observer

- (void)removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath;

observer 要移除的观察者
keyPath 要移除的属性名称

1.4、Demo

@interface Person : NSObject
@property (assign, nonatomic) int age;
@end

#import "ViewController.h"
#import "Person.h"

@interface ViewController ()
@property (strong, nonatomic) Person *person;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    self.person = [[Person alloc] init];
    self.person.age = 1;

    // 1、给person对象添加KVO监听
    NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    self.person.age = 20;
}

- (void)dealloc {
// 3、移除Observer
    [self.person removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
    
}

// 2、当监听对象的属性值发生改变时，就会调用
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context {
    NSLog(@"监听到==%@==的==%@==属性值改变了 - %@ - %@", object, keyPath, change, context);
}
@end

打印

监听到==<Person: 0x600003eacd90>==的==age==属性值改变了 - {
    kind = 1;
    new = 20;
    old = 1;
} - (null)

2、KVO 的本质

只贴出部分代码, 如下，我们只对person1 进行监听，看打印的结果

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    self.person1 = [[Person alloc] init];
    self.person1.age = 1;

    self.person2 = [[Person alloc] init];
    self.person2.age = 2;

    // 给person1对象添加KVO监听
    NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
    [self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    self.person1.age = 11;
    self.person2.age = 22;
}

打印结果看，值对person1进行了打印，person2却没有打印。

(lldb) po self.person1
<Person: 0x60000177bb30>
监听到==<Person: 0x60000177bb30>==的==age==属性值改变了 - {
    kind = 1;
    new = 11;
    old = 1;
} - (null)

在改变age的地方打断点，分别打印person1和person2调试剖析代码

(lldb) p self.person1.isa
(Class) $2 = NSKVONotifying_Person
  Fix-it applied, fixed expression was: 
    self.person1->isa
(lldb) p self.person2.isa
(Class) $3 = Person
  Fix-it applied, fixed expression was: 
    self.person2->isa

我们发现，两个isa(实例对象isa指向类对象)不一样
person1的isa指向的是NSKVONotifying_Person，使用KVO监听，我们发现使用KVO监听的类多了一个NSKVONotifying_Person（是使用Runtime动态创建的一个类，是person类的子类）

使用KVO监听.png

person2的isa指向的是Person,未使用KVO监听

未使用KVO监听.png

当我们调用实例对象的isa，会去类对象找到对应方法的实现。

person2未使用KVO监听，所以直接调用Person类对象的getter和setter方法。
person1使用KVO监听，所以会去调用NSKVONotifying_Person类对象的getter和setter方法。

2.1、大概的实现流程如下

#import "Person.h"
@interface NSKVONotifying_Person : Person
@end

@implementation NSKVONotifying_Person

- (void)setAge:(int)age
{
    _NSSetIntValueAndNotify();
}

// 伪代码
void _NSSetIntValueAndNotify() {
    [self willChangeValueForKey:@"age"];
    [super setAge:age]; // 真正改变值
    [self didChangeValueForKey:@"age"];
}

- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key {
    // 通知监听器，某某属性值发生了改变
    [oberser observeValueForKeyPath:key ofObject:self change:nil context:nil];
}

2.2 分析KVO底层实现

在监听之前后调用object_getClass(<#id _Nullable obj#>)

NSLog(@"person1添加KVO监听之前 - person1 == %@ person2 == %@",
          object_getClass(self.person1),
          object_getClass(self.person2));

// 给person1对象添加KVO监听
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
    [self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:@"123"];

NSLog(@"person1添加KVO监听之后 - person1 == %@ person2 == %@",
          object_getClass(self.person1),
          object_getClass(self.person2));

打印结果：在添加KVO后，person1的类发生了改变-->NSKVONotifying_Person。

person1添加KVO监听之前 - person1 == Person person2 == Person
person1添加KVO监听之后 - person1 == NSKVONotifying_Person person2 == Person

在监听之前后调用methodForSelector:<#(SEL)#>

NSLog(@"person1添加KVO监听之前 - person1 == %p person2 == %p",
          [self.person1 methodForSelector:@selector(setAge:)],
          [self.person2 methodForSelector:@selector(setAge:)]);

// 给person1对象添加KVO监听
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
    [self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:@"123"];

NSLog(@"person1添加KVO监听之后 - person1 == %p person2 == %p",
          [self.person1 methodForSelector:@selector(setAge:)],
          [self.person2 methodForSelector:@selector(setAge:)]);

打印结果：在添加KVO后，person1的类地址发生了改变。

person1添加KVO监听之前 - person1 == 0x1004375e0 person2 == 0x1004375e0
person1添加KVO监听之后 - person1 == 0x100792216 person2 == 0x1004375e0

使用lldb指令打印地址对应的方法 p (IMP) 地址，添加KVO监听之前改变age值的方法就是[Person setAge:]，监听KVO后的方法则是(Foundation_NSSetIntValueAndNotify)Foundation框架下的_NSSetIntValueAndNotify`方法

(lldb) p (IMP) 0x10ab575e0
(IMP) $0 = 0x000000010ab575e0 (`-[Person setAge:] at Person.m:13)

(lldb) p (IMP) 0x10aeb2216
(IMP) $1 = 0x000000010aeb2216 (Foundation`_NSSetIntValueAndNotify)

2.3、窥探Foundation框架下的_NSSetIntValueAndNotify

使用反编译工具hopper打开foundation文件，搜索_NSSetIntValueAndNotify可以看到

foundation.png

使用终端命令 nm Foundation | grep ValueAndNotify打印,可以看到有Bool、Char、Double、Float、Int、LongLong、Long、Object、Point、Range、Rect、Short、Size等等

ValueAndNotify.png

思考 假如我们把上面Person里面age属性的类型换成Double,那么KVO触发后，底层会调用哪个函数呢？

2.4、__NSSet XX ValueAndNotify的内部实现

调用[self willChangeValueForKey:@"age"]
调用 [super setAge:age]
调用 [self didChangeValueForKey:@"age"]

didChangeValueForKey内部会调用observer的- (void)observeValueForKeyPath:(nullable NSString *)keyPath ofObject:(nullable id)object change:(nullable NSDictionary<NSKeyValueChangeKey, id> *)change context:(nullable void *)context;方法

在Person类中实现

- (void)setAge:(int)age {
    _age = age;
    NSLog(@"setAge:");
}

- (void)willChangeValueForKey:(NSString *)key {
    [super willChangeValueForKey:key];
    NSLog(@"willChangeValueForKey");
}

- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key {
    NSLog(@"didChangeValueForKey - begin");
    [super didChangeValueForKey:key];
    NSLog(@"didChangeValueForKey - end");
}

ViewController中实现代码

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.person1 = [[Person alloc] init];
    self.person1.age = 1;
    // 给person1对象添加KVO监听
    NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
    [self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:@"123"];
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
        [self.person1 setAge:21];
}

- (void)dealloc {
    [self.person1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}

// 当监听对象的属性值发生改变时，就会调用
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context {
    NSLog(@"监听到%@的%@属性值改变了 - %@ - %@", object, keyPath, change, context);
}

打印结果：验证了上面说的内部实现步骤

willChangeValueForKey
setAge:
didChangeValueForKey - begin
监听到<Person: 0x600003df4330>的age属性值改变了 - {
    kind = 1;
    new = 21;
    old = 1;
} - 123
didChangeValueForKey - end

面试

iOS 用什么方式实现对一个对象的KVO？（KVO的本质是什么？）

利用RuntimeAPI 动态生成一个子类，并且让instance对象的isa指向这个全新的子类。
当修改instance对象的属性是，会调用Foundation的_NSSetXXXValueAndNotify函数
调用[self willChangeValueForKey:@"age"]
调用 [super setAge:age]
调用 [self didChangeValueForKey:@"age"]

didChangeValueForKey内部会调用observer的- (void)observeValueForKeyPath:(nullable NSString *)keyPath ofObject:(nullable id)object change:(nullable NSDictionary<NSKeyValueChangeKey, id> *)change context:(nullable void *)context;方法

如何手动触发KVO？

通过调用willChangeValueForKey 和didChangeValueForKey来触发

直接修改属性的值会触发KVO吗?

不会触发（是通过setter方法触发）

补充

1.1 isa指向何方

我们上面提到过，实例对象的isa指向类对象，类对象的isa指向元类对象。但是，我们通过KVO监听后产生的NSKVONotifying_Person的isa指向哪里呢？

Snip20190918_14.png

NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
    [self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:@"123"];

NSLog(@"类对象 - person1 == %p person2 == %p",
          object_getClass(self.person1),  // self.person1.isa
          object_getClass(self.person2)); // self.person2.isa

NSLog(@"元类对象 - person1 == %p person2 == %p",
          object_getClass(object_getClass(self.person1)), // self.person1.isa.isa
          object_getClass(object_getClass(self.person2))); // self.person2.isa.isa

打印结果：NSKVONotifying_Person的isa指向NSKVONotifying_Person的metaClass对象

打印地址
类对象 - person1 == 0x600001dd3600 person2 == 0x10da2f158
元类对象 - person1 == 0x600001dd3690 person2 == 0x10da2f180

打印类名
类对象 - person1 == NSKVONotifying_Person person2 == Person
元类对象 - person1 == NSKVONotifying_Person person2 == Person

1.2 NSKVONotifying_Person和Person里面存的都是什么？

利用runtime获取类的方法

- (void)printMethodNamesOfClass:(Class)cls {
    unsigned int count;
    // 获得方法数组
    Method *methodList = class_copyMethodList(cls, &count);
    
    // 存储方法名
    NSMutableString *methodNames = [NSMutableString string];
    
    // 遍历所有的方法
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        // 获得方法
        Method method = methodList[i];
        // 获得方法名
        NSString *methodName = NSStringFromSelector(method_getName(method));
        // 拼接方法名
        [methodNames appendString:methodName];
        [methodNames appendString:@", "];
    }
    
    // 释放
    free(methodList);
    
    // 打印方法名
    NSLog(@"方法名 == %@ %@", cls, methodNames);
}

调用上面的方法打印得到：person1,person2里面包含的方法名

[self printMethodNamesOfClass:object_getClass(self.person1)];
[self printMethodNamesOfClass:object_getClass(self.person2)];

方法名 == NSKVONotifying_Person setAge:, class, dealloc, _isKVOA, 
方法名 == Person age, setAge:,

1.3 NSKVONotifying_Person 里面的`_isKVOA`、`dealloc`、`class`、`setAge`是什么

猜想

_isKVOA:

- (BOOL)_isKVOA {
    return YES;
}

dealloc:

- (void)dealloc {
    // 收尾工作
}

setAge:

- (void)setAge:(int)age {
// 调用
    _NSSetIntValueAndNotify();
}

class:
我们知道person1通过KVO监听后生成了NSKVONotifying_Person

 NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:@"123"];
    
NSLog(@"person1 == %@, person2 == %@", object_getClass(self.person1), object_getClass(self.person2));
NSLog(@"person1 == %@, person2 == %@", [self.person1 class], [self.person2 class]);

打印结果：两个方法打印结果不一样，很显然object_getClass(self.person1)这种方法是正确的，为什么[self.person1 class] 显示的却是NSKVONotifying_Person类的父类呢？

我们创建的项目中并没有NSKVONotifying_Person 这个类，暴露为用户，且NSKVONotifying_Person 这个类是Person类的子类，在class方法中直接返回了[Person class]。
苹果的一种保护措施，上下一致（并没有创建NSKVONotifying_Person 这个类）

person1 == NSKVONotifying_Person, person2 == Person
person1 == Person, person2 == Person

// 屏蔽内部实现，隐藏了NSKVONotifying_Person类的存在
- (Class)class {
    return [Person class];
}

iOS KVO

KVO

1、KVO的使用

1.1、注册Observer

1.2、接收属性值的改变

1.3、移除Observer

1.4、Demo

2、KVO 的本质

2.1、大概的实现流程如下

2.2 分析KVO底层实现

2.3、窥探Foundation框架下的_NSSetIntValueAndNotify

2.4、__NSSet XX ValueAndNotify的内部实现

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补充

1.1 isa指向何方

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1.3 NSKVONotifying_Person 里面的`_isKVOA`、`dealloc`、`class`、`setAge`是什么

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