KVO 底层本质

作者: ZhengYaWei | 来源:发表于2018-11-08 00:27 被阅读45次
    • 一、KVO 的一个疑惑
    • 二、KVO 的浅层分析
    • 三、KVO 浅层分析验证
    • 四、KVO 子类内部方法
    • 五、手动触发 KVO

    一、KVO 的一个疑惑

    - (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:@"123"];
    }
    - (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
        self.person1.age = 21;
        self.person2.age = 22;
    }
    - (void)dealloc {
        [self.person1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
    }
    - (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);
    }
    
    @interface Person : NSObject
    @property (assign, nonatomic) int age;
    @end
    @implementation Person
    - (void)setAge:(int)age{
        _age = age;
    }
    @end
    

    上述是一段简单的 KVO 使用代码,但如果仔细一想确实有个很大的疑惑。两个Person对象调用了类似的方法,其中touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event方法中,两个 person 对象赋值的本质都是调用了Person类中的 - (void)setAge:(int)age 方法。唯一的不同点在于person1添加了KVO监听。person1 会走 KVO 监听回调,person2却不走监听回调。

    相信有不少开发者多少了解各大概,是通过运行时动态创建子类实现 KVO 机制。但是不得不承认,苹果的这个 KVO 机制设计的非常巧妙,仅仅一行代码便能实现意想不到的结果。为了更深入的了解 KVO 机制,下面会结合相关底层源码分析 KVO 机制。

    二、KVO 的浅层分析

    使用 LLDB 在 touchesBegan 方法内断点打印 person1person2isa指针,即 p self.person1.isap self.person2.isa ,会发现打印结果不同。其中person1的 isa 指针指向的类为NSKVONotifying_Person,而 person2 的 isa 指针指向的类为Person。(说明: 实例对象的 isa 指向类,类的 isa 指针指向元类,元类的 isa 指针指向根元类,根元类的 isa 指针指向根元类自身)。

    结合上述 LLDB 调试结果,可以进一步分析两个 person 实例对象的内存布局。首先来看,未使用 KVO 监听对象的内存布局,即person2对象。person2 的 isa 指针指向 Person 的 Class 对象, Person 的 Class 对象中包含 isa 指针,superclass指针,以及age属性 对应的的 setAge:age 方法。总的来说,person2 对象的内存布局和普通对象的内存布局无任何特殊之处。

    未使用 KVO 监听对象的内存布局

    再来看看,使用 KVO 监听对象的内存布局,即 person1 对象。

    使用 KVO 监听对象的内存布局

    通过上述 LLDB 调试可以看出 person1 的 isa 指向 NSKVONotifying_Person, 该类是借助 runtime 动态生成的类, NSKVONotifying_Person实际上是 Person的子类,故 superclass 指向 Person 类。 self.person1.age = 21会调用 NSKVONotifying_Person 类中的 setAge 方法,setAge 方法中会调用 Foundation 框架中的 _NSSetIntValueAndNotify 方法 , _NSSetIntValueAndNotify 方法内部依次调用willChangeValueForKeysuper setAgedidChangeValueForKey 三个方法。 didChangeValueForKey 方法通知监听器属性值发生变化。大概的伪代码形式如下:

    @implementation NSKVONotifying_Person
    - (void)setAge:(int)age{
        _NSSetIntValueAndNotify();
    }
    // 伪代码
    void _NSSetIntValueAndNotify(){
        [self willChangeValueForKey:@"age"];
        [super setAge:age];
        [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];
    }
    @end
    

    为了证明伪代码 _NSSetIntValueAndNotify 的内部调用方法执行顺序,可重写 Person 类的如下方法,并输出 log 信息。

    - (void)willChangeValueForKey:(NSString *)key{
        [super willChangeValueForKey:key];
        NSLog(@"willChangeValueForKey");
    }
    - (void)setAge:(int)age{
        _age = age;
        NSLog(@"setAge:");
    }
    - (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key{
        NSLog(@"didChangeValueForKey - begin");
        [super didChangeValueForKey:key];
        NSLog(@"didChangeValueForKey - end");
    }
    

    如下打印结果,可证明伪代码 _NSSetIntValueAndNotify 的实现步骤。

    willChangeValueForKey
    setAge:
    didChangeValueForKey - begin
    监听到<Person: 0x600002a8a900>的age属性值改变了 - {
        kind = 1;
        new = 21;
        old = 1;
    } - 123
    didChangeValueForKey - end
    

    三、KVO 浅层分析验证

    3.1 验证一

    如果在原有工程中,创建NSKVONotifying_Person类,运行代码会报 KVO failed to allocate class pair for name NSKVONotifying_Person, automatic key-value observing will not work for this class 错误,因为原有工程中已经存在该类,故无法运行时生成该类。

    3.2 验证二

    在 person 对象调用 addObserver: forKeyPath: options: context: 方法之前和之后添加如下代码,打印结果分别为添加KVO监听之前 - Person Person添加KVO监听之后 - NSKVONotifying_Person Person

    NSLog(@"添加KVO监听之前 - %@ %@",
              object_getClass(self.person1),
              object_getClass(self.person2));//添加KVO监听之前 - MJPerson MJPerson
    
    NSLog(@"添加KVO监听之后 - %@ %@",
              object_getClass(self.person1),
              object_getClass(self.person2));//添加KVO监听之后 - NSKVONotifying_MJPerson MJPerson
    

    3.3 验证三

    在 person 对象调用 addObserver: forKeyPath: options: context: 方法之前和之后添加如下代码,打印结果分别为 添加KVO监听之前 - 0x106515c90 0x106515c90添加KVO监听之后 - 0x10686ffc2 0x106515c90

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

    进一步借助 LLDB 调试 p (IMP)0x106515c90p (IMP) 0x10686ffc2的打印结果如下:

    四、KVO 子类内部方法


    上图中可以看出子类 NSKVONotifying_Person 除了重写 setAge:方法,还重写了classdealloc、以及_isKVOA方法。为了证明NSKVONotifying_Person中存在上面提到的四个方法,可借助class_copyMethodList方法打印特定类中的方法。打印结果为SKVONotifying_MJPerson setAge:, class, dealloc, _isKVOA,
    - (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(@"%@ %@", cls, methodNames);
    }
    
    • dealloc 方法不难理解,主要是做一些收尾工作,解决内存问题。
    • class 方法内部大概实现是return [Person class]。试想,如果不这样重写class方法,那么 person1 在添加 KVO 监听之后,调用object_getClass(object_getClass(self.person1))[self.person1 class] 将返回NSKVONotifying_Person, 这显然与实际情况不符合。因此可以猜测class 方法内部大概实现是return [Person class],从而屏蔽了 NSKVONotifying_Person 底层类的存在。

    五、手动触发 KVO

    KVO 的触发条件一般是修改监听对象属性值,但是如何在不修改被监听属性值的情况下触发 KVO 监听回调。也就是所谓的手动触发 KVO ,通过下面两行代码可手动触发 KVO, 注意必须同时调用下面两行代码。

    [self.person1 willChangeValueForKey:@"age"];
    [self.person1 didChangeValueForKey:@"age"];
    

    由此也可以知道直接修改成员变量不会触发 KVO 监听方法,因为 KVO 的本质是重写了 set 方法, set 方法内部调用了willChangeValueForKeydidChangeValueForKey 方法,直接修改成员变量并不会调用 set 方法。

    另外,通过 KVC 修改属性也会触发 KVO 监听,因为 KVC 中setValue:forKey:会按照setKey_setKey的顺序查找方法,setValue:forKey: 内部调用顺序如下,这里不再展开说明。

    相关文章

      网友评论

      • 阿棍儿_Leon:我很好奇,这种内存布局的不同是在什么阶段决定的?
        这段可是运行时代码呀,而不是预编译信息,还是【问题一】oc的编译过程不像C/C++那么简单?
        NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
        [self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:@"123"];
        【问题二】如果是运行时决定内存布局,这个布局是在堆中动态分配的吗?
        【问题三】不知道oc有没有类似动态加载库的用法,如果在一个库中【没加】observer编译person类,另一个库引用person,并给它【加】observer,内存布局和运行结果会怎样?
        ZhengYaWei:@阿棍儿_Leon 编译阶段就已经生成了那个类,编译前我加上相同的类,编译无法通过。 OC中iOS开发者没有调用动态库的权限,你问的问题好高端

      本文标题:KVO 底层本质

      本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/xllptqtx.html