iOS KVO探索

Posted 2021-08-28 WeaterMr

概念

KVO，全称为Key-Value observing，中文名为键值观察，KVO是一种机制，它允许将其他对象的指定属性的更改通知给对象。

基本用法

KVO的基本使用主要分为3步：
【一】注册观察者addObserver:forKeyPath:options:context

[self.person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:NULL];

【二】实现KVO回调observeValueForKeyPath:ofObject:change:context

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
    if ([keyPath isEqualToString:@"name"]) {
        NSLog(@"%@",change);
    }
}

【三】移除观察者removeObserver:forKeyPath:context

[self.person removeObserver:self forKeyPath:@"nick" context:NULL];

注解：

• 1.context 的主要作用用来标记当前观察者的唯一性，如果context设为NULL时，系统会以keypath为区分标准，然而keyPath对于不同的对象可能出现相同。
• 2.通知移除的必要性，观察者不会自动将其自身移除。被观察对象继续发送通知，而忽略了观察者的状态。但是，与发送到已释放对象的任何其他消息一样，更改通知会触发内存访问异常即野指针。因此，您可以确保观察者在从内存中消失之前将自己删除。

KVO的自动触发与手动触发

KVO观察的开启和关闭有两种方式，自动和手动

自动开关，返回NO，就监听不到，返回YES，表示监听
// 自动开关

+ (BOOL) automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key{
    return YES;
}

自动开关关闭的时候，可以通过手动开关监听

- (void)setName:(NSString *)name{
    //手动开关
    [self willChangeValueForKey:@"name"];
    _name = name;
    [self didChangeValueForKey:@"name"];
}

KVO观察：一对多用法

//1、合二为一的观察方法
+ (NSSet<NSString *> *)keyPathsForValuesAffectingValueForKey:(NSString *)key{
    
    NSSet *keyPaths = [super keyPathsForValuesAffectingValueForKey:key];
    if ([key isEqualToString:@"currentProcess"]) {
        NSArray *affectingKeys = @[@"totalData", @"currentData"];
        keyPaths = [keyPaths setByAddingObjectsFromArray:affectingKeys];
    }
    return keyPaths;
}

//2、注册KVO观察
[self.person addObserver:self forKeyPath:@"currentProcess" options:(NSKeyValueObservingOptionNew) context:NULL];

//3、触发属性值变化
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    self.person.currentData += 10;
    self.person.totalData  += 1;
}

//4、移除观察者
- (void)dealloc{
    [self.person removeObserver:self forKeyPath:@"currentProcess"];
}

KVO观察 可变数组

在KVC官方文档中，针对可变数组的集合类型，有如下说明，即访问集合对象需要需要通过mutableArrayValueForKey方法，这样才能将元素添加到可变数组中

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    // KVC 集合 array
    [[self.person mutableArrayValueForKey:@"dateArray"] addObject:@"1"];
}

KVO 底层原理探索

• KVO是使用isa-swizzling的技术实现的。
• 当为对象的属性注册观察者时，将修改观察对象的isa指针，指向中间类（派生类）而不是真实类。当监听完毕后重新指向当前的观察者。
• 通过isa指针无法确认成员身份。只能使用class方法来确定对象实例的类。
• KVO对成员变量不观察，只对属性观察，也即是对set方法的观察。

验证派生类：

     [self printClasses:[LGPerson class]];
    self.person = [[LGPerson alloc] init];
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"nickName" options:(NSKeyValueObservingOptionNew) context:NULL];
    [self printClasses:[LGPerson class]];

2021-07-27 14:46:45.966975+0800 002---KVO原理探讨[6561:244069] classes = (
    LGPerson,
    LGStudent
)
2021-07-27 14:46:45.968081+0800 002---KVO原理探讨[6561:244069] classes = (
    LGPerson,
    "NSKVONotifying_LGPerson",
    LGStudent
)

#pragma mark - 遍历类以及子类
- (void)printClasses:(Class)cls{
    
    // 注册类的总数
    int count = objc_getClassList(NULL, 0);
    // 创建一个数组， 其中包含给定对象
    NSMutableArray *mArray = [NSMutableArray arrayWithObject:cls];
    // 获取所有已注册的类
    Class* classes = (Class*)malloc(sizeof(Class)*count);
    objc_getClassList(classes, count);
    for (int i = 0; i<count; i++) {
        if (cls == class_getSuperclass(classes[i])) {
            [mArray addObject:classes[i]];
        }
    }
    free(classes);
    NSLog(@"classes = %@", mArray);
}

通过结果可以看到，在添加观察者的过程中会中间生成一个被观察者的派生子类，在这个过程中isa的指向发生了变化。

验证2:派生类处理

    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"nickName" options:(NSKeyValueObservingOptionNew) context:NULL];
    [self printClassAllMethod:objc_getClass("NSKVONotifying_LGPerson")];

#pragma mark - 遍历方法-ivar-property
- (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);
}

 setNickName:-0x7fff207b5b57
 class-0x7fff207b4662
 dealloc-0x7fff207b440b
 _isKVOA-0x7fff207b4403

通过打印的结果可以看到对应的派生类会有四个方法重写对应的父类方法。
这里的set方法主要是对isa 指针的重新指向。
NSKVONotifying_LGPerson中间类重写了基类NSObject的class 、 dealloc 、 _isKVOA方法
其中dealloc是释放方法
_isKVOA判断当前是否是kvo类
通过子类的打印结果可以看出，中间类一旦生成，没有移除，没有销毁，还在内存中 – 主要是考虑重用的想法，即中间类注册到内存中，为了考虑后续的重用问题，所以中间类一直存在

总结：

【一】实例对象isa的指向在注册KVO观察者之后，由原有类更改为指向中间类
中间类重写了观察属性的setter方法、class、dealloc、_isKVOA方法。动态生成子类：NSKVONotifiy_A

• 防止实例变量的影响，添加断言异常排除。
• 动态子类的过程：A：生成类。B：添加Class方法。C：注册。
• 同时也判断类的存在性做处理

【二】给动态子类添加setter方法
【三】消息转发给父类（runtime消息转发）
【四】dealloc方法中，移除KVO观察者之后，实例对象isa指向由中间类更改为原有类
中间类从创建后，就一直存在内存中，不会被销毁