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往期回顧
iOS底層原理探索—OC對象的本質
iOS底層原理探索—class的本質
今天帶領大家探索iOS之KVO的本質。
KVO
KVO全稱Key-Value Observing，鍵值監聽。
KVO是OC對觀察者設計模式的一種實現，注冊一個觀察者時，調用addObserver: forKeyPath:options: context:，觀察者觀察A的屬性，系統在運行時，動態創建一個NSKVONotifying_A類，將A的isa指針指向這個類。NSKVONotifying_A是原來類的子類，來重寫原來類的setter方法。這段話相信在很多博客中都看到過，當然這樣回答KVO的本質是正確，今天我們就圍繞這段話，來探索KVO的本質。
上述代碼中可以看出，在添加監聽之后，當person1的age屬性的值在發生改變時，就會通知到監聽者，執行監聽者的observeValueForKeyPath方法。
我們知道，OC中賦值的操作都是調用了對象的set方法，我們重寫了Person類的setAge方法之后，加入斷點，重新運行點擊屏幕后發現，person1和person2對象都調用了setAge方法，person1由于增加了監聽，執行完 setAge方法之后還會執行監聽器的observeValueForKeyPath方法。
這就說明KVO在運行時對person1對象做了一些操作，從而使調用了setAge方法之后執行其他方法，究竟做了一些什么改變呢？
為了驗證這個問題，我們在給person1添加監聽器之前加入查看person1和person2的類對象的代碼：
NSLog(@"person1添加KVO監聽之前 - %@ %@",
object_getClass(self.person1),
object_getClass(self.person2));
在給person1添加監聽器之后加入查看person1和person2的類對象的代碼：
NSLog(@"person1添加KVO監聽之后 - %@ %@",
object_getClass(self.person1),
object_getClass(self.person2));
打印輸出的結果為：
person1添加KVO監聽之前 - Person Person
person1添加KVO監聽之后 - NSKVONotifying_Person Person
經過試驗分析我們發現，person1對象經過添加監聽操作之后，person1對象的isa指針由之前的指向類對象Person變為指向NSKVONotifyin_Person類對象，而person2對象的isa指針指向沒有任何改變。也就是說一旦person1對象添加了KVO監聽以后，其isa指針就會發生變化，因此setAge方法的執行效果就不一樣了。
我們可以分析person2對象在內存中是如何存儲的，然后通過對比person1和person2來進一步分析KVO的底層實現。
首先我們知道，person2在調用setAge方法的時候，首先會通過person2對象中的isa指針找到Person類對象，然后在類對象中找到setAge方法,然后找到方法對應的實現:
但是person1對象的isa指針的指向已經在添加了KVO之后發生了改變，指向了NSKVONotifyin_Person這個類對象。NSKVONotifyin_Person其實是Person的子類，NSKVONotifyin_Person的isa指針指向Person。所以person1對象在調用setAge方法時，會根據自己的isa指針先找到NSKVONotifyin_Person這個類，在NSKVONotifyin_Person這個類中找到setAge方法的相關實現：
經過查看底層源碼和相關資料分析們可以知道，NSKVONotifyin_Person中的setAge方法中其實調用了 Fundation框架中C語言函數_NSsetIntValueAndNotify，而_NSsetIntValueAndNotify內部做的操作相當于，首先調用willChangeValueForKey方法，之后調用父類的setAge方法對成員變量賦值，最后調用didChangeValueForKey方法。其中didChangeValueForKey中會調用監聽器的監聽方法，最終來到監聽者的observeValueForKeyPath方法。
補充
在 Fundation框架中，和_NSsetIntValueAndNotify類似的函數其實還有很多，簡單列舉幾個：
根據函數名可以知道，這些函數的調用取決與添加KVO監聽的屬性類型。
NSKVONotifyin_Person的內部結構
NSKVONotifyin_Person作為Person的子類，其superclass指針指向Person類，并且NSKVONotifyin_Person內部的setAge方法做了單獨的實現。我們可以通過runtime的方法去分別打印person1和person2兩個對象和NSKVONotifyin_Person類對象內存儲的對象方法：
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
self.person1 = [[Person alloc] init];
self.person1.age = 1;
self.person2 = [[Person alloc] init];
self.person2.age = 2;
// 給person1對象添加KVO監聽
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:@"123"];
[self printMethods: object_getClass(self.person1)];
[self printMethods: object_getClass(self.person2)];
[self.person1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}
- (void) printMethods:(Class)cls
{
unsigned int count ;
Method *methods = class_copyMethodList(cls, &count);
NSMutableString *methodNames = [NSMutableString string];
[methodNames appendFormat:@"%@ : ", cls];
for (int i = 0 ; i < count; i++) {
Method method = methods[i];
NSString *methodName = NSStringFromSelector(method_getName(method));
[methodNames appendString: methodName];
[methodNames appendString:@" "];
}
NSLog(@"%@",methodNames);
free(methods);
}
打印輸出：
MJPerson : setAge:, age,
NSKVONotifying_MJPerson : setAge:, class, dealloc, _isKVOA,
通過上述試驗發現NSKVONotifyin_Person中有4個對象方法。分別為setAge:、class、dealloc、_isKVOA，我們就可以畫出NSKVONotifyin_Person的內存結構以及方法調用順序：
我們通過代碼打印person1對象添加了KVO監聽之后的class發現，返回的仍舊是Person
NSLog(@"%@,%@",[person1 class],[person1 class]);
打印結果為：
Person,Person
很明顯，NSKVONotifyin_Person是重寫了class方法的，如果沒有重寫的話，返回person1的isa指針指向的類打印結果應該是NSKVONotifyin_Person，但是蘋果官方不希望將NSKVONotifyin_Person類的內部實現暴露出來，所以在內部重寫了class方法，直接返回Person類，所以我們在調用person1的class方法時，返回的是Person類。
至此，我們就可以回答上篇文章預留的問題了：
1、KVO的本質是什么？
當我們給對象注冊一個觀察者添加了KVO監聽時，系統會修改這個對象的isa指針指向。在運行時，動態創建一個新的子類，NSKVONotifying_A類，將A的isa指針指向這個子類，來重寫原來類的set方法；set方法實現內部會順序調用willChangeValueForKey方法、原來的setter方法實現、didChangeValueForKey方法，而didChangeValueForKey方法內部又會調用監聽器的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:監聽方法。
2、如何手動觸發KVO？
實現調用willChangeValueForKey和didChangeValueForKey方法。
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