KVO实现原理

概览

必须要mark一下的，要开始写自己的技术博客了，这是伟大的开始，希望能够给大家带来益处吧。更多的是给自己的技术做一个总结，在秋招的时候有个地方可以复习。

我希望自己博客风格是能够深入浅出。慎重对待每一篇博客，既有常规的简单使用，又有深入的分析，源码之下，无所隐藏。

言归正传，本文分为两个大的方面。一、kvo的简单使用，常用场景。二、kvo的来龙去脉。

KVO 使用方法，和常用场景。

Key-value observing is a mechanism that allows objects to be notified of changes to specified properties of other objects.

— Key-Value Observing Programming Guide

简而言之，kvo就是允许一个对象去监听其他对象(可以自己)指定属性的值的变化。但是一般涉及的类比较复杂的时候，我们应该该使用Notification或者delegate，不然太多关联，bug都不知道哪里找.我一般使用kvo在tabbarItem的badge属性，这样就可以在badge一改变，直接刷新角标的数字。

使用方法分3步：

1.  注册观察者 addObserver:forKeyPath:options:context:
2.  观察者中实现
observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:
3.  移除观察者： removeObserver:forKeyPath:

注意：

注册与移除必须成对出现，否则会crash掉。

观察者实现的方法，change字典里存放的数据与你注册观察者时

的options相关，NSKeyValueObservingOptionNew表现为

改变后的值，键为@”new”;NSKeyValueObservingOptionOld,

同理键为@”old”,根据自己的需要选择。

kvo实现原理

1.  runtime生成被监控类的子类NSKVONotifying_xx实例对
象，被监控对象的isa指针指向子类，真正的起作用的类就成了
子类。

2. 一旦被监控类的某个属性改变，就会在子类中重写相应的set方
法，在set方法中调用NSObject的- willChangeValueForKey:
和- didChangeValueForKey:通知观察者。自己可以测试在被
监控的类中自己重写这两个方法中的一个，可以看到观察者就
收不到
－observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:消息
了，说明截断了消息，使得kvo机制不起作用了。

3. 子类中还重写了－ class方法，返回父类的 class，欲盖弥彰，
就好像没有这个子类一样。

4.删除观察者后一切照旧，对象的isa指针重新指向父类。

下面通过代码来验证：

自定义Person类，有age和height两个属性。自己时被监控对象，为了简单起见，也是观察者。

#import <Foundation/Foundation.h>
#import <objc/runtime.h>

@interface Person : NSObject

@property(nonatomic,assign) int age;
@property(nonatomic,assign) float height;

@end

@implementation Person
/**
*  如果重写，这两个方法，kvo就失效了。
*/
//- (void)willChangeValueForKey:(NSString *)key{
//    NSLog(@"willChangeValueForKey");
//}

//- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key{
//    NSLog(@"didChangeValueForKey");
//}
//options属性改变change的值，这个是观察者要实现的方法。
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSString *,id> *)change context:(void *)context{
if ([keyPath isEqualToString:@"age"]) {
NSLog(@"%@",change);
}

}
@end

获取一个类实现的所有selector(不包括父类的方法)

static NSArray* classMethodsName(Class c){
NSMutableArray* array = [NSMutableArray new];
uint count = 0;
Method* methods = class_copyMethodList(c, &count);
for(int i=0; i<count; i++){
[array        addObject:NSStringFromSelector(
method_getName(methods[i])
)
];
}
return array;
}

static void PrintDescription(NSString *name, id obj)
{
//重点关注，对象的类型，runtime的类型。
NSString *str = [NSString stringWithFormat:
@"%@: %@\n\tNSObject class %@\n\tlibobjc class %@\n\timplements methods <%@>",
name,
obj,
[obj class],
object_getClass(obj),
[
classMethodsName(
object_getClass(obj)
)
componentsJoinedByString:@","]
];

printf("%s\n", [str UTF8String]);
}

main函数里，定义了三个人，one,two,three,one观察了自己的age属性，two观察了自己height属性，three作为对比。

int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
Person* one = [Person new];
Person* two = [Person new];
Person* three = [Person new];

printf("注册观察者之前\n");
PrintDescription(@"one", one);
PrintDescription(@"two", two);
PrintDescription(@"three", three);
/**
*  在注册观察者之前
*/
//breakpint 1
[one addObserver:one forKeyPath:@"age"
options:NSKeyValueObservingOptionNew
context:nil];
[two addObserver:two forKeyPath:@"height"
options:NSKeyValueObservingOptionNew
context:nil];

printf("注册观察者之后\n");
PrintDescription(@"one", one);
PrintDescription(@"two", two);
PrintDescription(@"three", three);

//查看类的方法实现(函数指针)的地址。
printf("\none own method setAge:%p  libSubcluss
method setAge:%p\n",
class_getMethodImplementation(
[one class], @selector(setAge:)
),
class_getMethodImplementation(
object_getClass(one),
@selector(setAge:)
)
);
printf("two own method setHeight:%p
libSubcluss method setHeight:%p\n"
,class_getMethodImplementation(
[two class], @selector(setHeight:)
),
class_getMethodImplementation(
object_getClass(two),
@selector(setHeight:)
)
);
printf("three own method setHeight:%p
three libSubcluss method setHeight:%p\n\n",
class_getMethodImplementation(
[three class], @selector(setHeight:)
),
class_getMethodImplementation(
object_getClass(three),
@selector(setHeight:)
)
);
//        one.age = 14;
//        two.height = 5.5;
/**
*  注册观察者之后
*/
//breakpoint 2
[one removeObserver:one forKeyPath:@"age"];
[two removeObserver:two forKeyPath:@"height"];

printf("删除观察者之后\n");
PrintDescription(@"one", one);
PrintDescription(@"two", two);
PrintDescription(@"three", three);
//breakpoint 3

}
return 0;
}

breakpint 1

one: <Person: 0x1006001c0>
NSObject class Person
libobjc class Person
implements methods
<age,setAge:,observeValueForKeyPath:ofObject:change
:context:,height,setHeight:>
two: <Person: 0x100600220>
NSObject class Person
libobjc class Person
implements methods
<age,setAge:,observeValueForKeyPath:ofObject:change
:context:,height,setHeight:>
three: <Person: 0x100600230>
NSObject class Person
libobjc class Person
implements methods
<age,setAge:,observeValueForKeyPath:ofObject:change
:context:,height,setHeight:>

结论：

在未添加观察者之前，运行时的类和对象本身的类是一样的。

breakpoint2

one: <Person: 0x1006001c0>
NSObject class Person
libobjc class NSKVONotifying_Person
implements methods
<setHeight:,setAge:,class,dealloc,_isKVOA>
two: <Person: 0x100600220>
NSObject class Person
libobjc class NSKVONotifying_Person
implements methods
<setHeight:,setAge:,class,dealloc,_isKVOA>
three: <Person: 0x100600230>
NSObject class Person
libobjc class Person
implements methods
<age,setAge:,observeValueForKeyPath:ofObject:change
:context:,height,setHeight:>

one own method setAge:0x1000015b0  libSubcluss method
setAge:0x7fff8a5a1a81
two own method setHeight:0x100001600  libSubcluss
method setHeight:0x7fff8a5a1ba9
three own method   setHeight:0x100001600  three
libSubcluss method setHeight:0x100001600

结论

1.  监听过的属性值都会在NSKVONotifying_XX(本例是Person)
生成对应的set方法。
2. 重写了class方法，目的在于隐藏子类，依然返回父类的class,
伪装自己。
3.  one的setAge方法，two的setHeight方法，居然有两个实
现，说明运行时至少是该方法重写了。而没有监听属性的
three一切正常。
至此，应该算是比较明白runtime干了一件什么样的事了，还不会，那我们看看，删除监听的后效果。

breakpoint3

one: <Person: 0x1006001c0>
NSObject class Person
libobjc class Person
implements methods
<age,setAge:,observeValueForKeyPath:ofObject:change
:context:,height,setHeight:>
two: <Person: 0x100600220>
NSObject class Person
libobjc class Person
implements methods
<age,setAge:,observeValueForKeyPath:ofObject:change:
context:,height,setHeight:>
three: <Person: 0x100600230>
NSObject class Person
libobjc class Person
implements methods
<age,setAge:,observeValueForKeyPath:ofObject:
change:context:,height,setHeight:>

一切都是原来的的样子，runtime的magic。

结论

只要监听了属性的改变，父类就通过isa-swizzle(isa混写)，指向了子类，而狡猾的子类不仅完成了该有的set方法的重写，而且重写class方法，返回父类的类对象。然而runtime之下，无所隐藏.

动态生成类和对象不是本文的主旨，会一一到来。