iOS的KVO和KVC都干了啥？

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之前做iOS開發(fā)的時候經(jīng)常使用KVO來監(jiān)聽對象屬性值的變化去執(zhí)行一些操作，但是從未思考過KVO底層是怎么實(shí)現(xiàn)的，今天有空研究一下。

寫個簡單demo驗(yàn)證開始探索之路：

#import "Person.h"

@implementation Person

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

@end

給新建的Person類創(chuàng)建對象person1與person2，并對person1的age屬性添加observer(鍵值觀察)。

- (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(jiān)聽
    NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
    [self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:@"觀察者"];
}


// 當(dāng)監(jiān)聽對象的屬性值發(fā)生改變時，就會調(diào)用
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context
{
    NSLog(@"監(jiān)聽到%@的%@屬性值改變了 - %@ - %@", object, keyPath, change, context);
}

為了測試方便，在- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event方法里面修改person1的age屬性值。

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

控制器銷毀了，應(yīng)當(dāng)及時移除觀察者。

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

觸摸手機(jī)屏幕，log日志如下，一切盡在意料之中。

2018-08-01 22:19:39.933946+0800 Interview01[54395:4839324] 監(jiān)聽到<Person: 0x60000000c910>的age屬性值改變了 - {
    kind = 1;
    new = 22;
    old = 1;
} - 觀察者

是的，上面關(guān)于KVO的使用過程演示完了，如果到此結(jié)束，也就沒啥好記錄的了。但是這次探究的是KVO做了啥，所以還得講好長一堆。。。話。
先來看看添加觀察者之后person1的isa指針與未添加觀察者person2的isa指針異同，結(jié)果如下圖所示：

isa指針指向的對象變化.png

驚奇地發(fā)現(xiàn)添加觀察者之后，person1的isa指針居然由Person變成了NSKVONotifying_Person，我們知道實(shí)例對象(person1、person2)的isa指針指向類對象(關(guān)于isa指針方面的知識，可以參考這篇文章，講得比較容易理解。談?wù)勎覍bjective-C對象本質(zhì)的理解)，這樣一來也就說明person1的直接類對象并不是Person，而是NSKVONotifying_Person這個類。所以可以猜測：當(dāng)我們?yōu)閜erson1的屬性添加觀察者之后，系統(tǒng)幫動態(tài)地位我們創(chuàng)建了一個繼承自Person的類NSKVONotifying_Person，在NSKVONotifying_Person中執(zhí)行了某些操作，觸發(fā)了- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context監(jiān)聽方法。

也可以通過object_getClass獲取isa指針指向的關(guān)系。

  NSString *name1 = NSStringFromClass(object_getClass(self.person1));
  NSString *name2 = NSStringFromClass(object_getClass(self.person2));
  NSLog(@"name1_class:%@",name1);
  NSLog(@"name2_class:%@",name2);
    
  //  2018-08-01 23:05:40.811525+0800 Interview01[55316:5109057] name1_class:NSKVONotifying_Person
  // 2018-08-01 23:05:40.812380+0800 Interview01[55316:5109057] name2_class:Person

發(fā)現(xiàn)了新的類 NSKVONotifying_Person,可以通過底層的方法class_copyMethodList研究一下NSKVONotifying_Person都有哪些方法。

- (void)printMethodNamesOfClass:(Class)cls
{
    unsigned int count;
    // 獲得方法數(shù)組
    Method *methodList = class_copyMethodList(cls, &count);
    
    // 存儲方法名
    NSMutableString *methodNames = [NSMutableString string];
    
    // 遍歷所有的方法
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        // 獲得方法
        Method method = methodList[I];
        // 獲得方法名
        NSString *methodName = NSStringFromSelector(method_getName(method));
        // 拼接方法名
        [methodNames appendString:methodName];
        [methodNames appendString:@", "];
    }
    
    // 釋放
    free(methodList);
    
    // 打印方法名
    NSLog(@"%@ %@", cls, methodNames);
}

2018-08-01 23:17:42.980971+0800 Interview01[55561:5179836] NSKVONotifying_Person setAge:, class, dealloc, _isKVOA,
2018-08-01 23:17:42.981241+0800 Interview01[55561:5179836] Person setAge:, age,

所以NSKVONotifying_Person實(shí)現(xiàn)了“setAge: class dealloc _isKVOA”這四個方法。
關(guān)于setAge：方法，內(nèi)部調(diào)用了Foundation框架下的“_NSSetIntValueAndNotify”方法，而“_NSSetIntValueAndNotify”方法內(nèi)部實(shí)現(xiàn)則大致為：

_NSSetIntValueAndNotify內(nèi)部實(shí)現(xiàn).png

重寫class方法是蘋果的陰謀吧。正常情況下通過[object class]可以得到object的類對象，但是我們嘗試對person1執(zhí)行class方法，得到的類對象仍舊為Person，而換成更底層的方法object_getClass(self.person1)則得到類對象NSKVONotifying_Person，因此這里重寫了class方法，也就是Apple為了掩人耳目，掩蓋事實(shí)，想迷惑一下開發(fā)者，隱藏動態(tài)新建的一個Person子類。
重寫dealloc方法做一些收尾的工作，釋放某些變量，移除某些依賴等。
_isKVOA也就是對屬性做個類型區(qū)分作用。

didChangeValueForKey:方法內(nèi)部會調(diào)用observer的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法。

問題：

1、iOS用什么方式實(shí)現(xiàn)對一個對象的KVO？(KVO的本質(zhì)是什么？)
利用RuntimeAPI動態(tài)生成一個子類，并且讓instance對象的isa指向這個全新的子類；
當(dāng)修改instance對象的屬性時，會調(diào)用Foundation的_NSSetXXXValueAndNotify函數(shù)
①willChangeValueForKey:
②父類原來的setter
③didChangeValueForKey:
didChangeValueForKey內(nèi)部會觸發(fā)監(jiān)聽器（Oberser）的監(jiān)聽方法( observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:）

2、如何手動觸發(fā)KVO？
對監(jiān)聽的對象手動調(diào)用下面兩行代碼即可。

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

3、KVO與代理的效率問題？
KVO的效率比代理的效率低，因?yàn)镵VO需要動態(tài)地生成一個類NSKVONotifying_className，耗時。
4、使用KVC給對象屬性賦值，能不能觸發(fā)KVO？
可以觸發(fā)KVO。因?yàn)镵VC本質(zhì)上會調(diào)用屬性的setXxx:方法。
5、直接修改成員變量會觸發(fā)KVO嘛？
不會觸發(fā)KVO，因?yàn)樾薷某蓡T變量不會觸發(fā)set方法。

KVC

KVC的全稱是Key-Value Coding，俗稱“鍵值編碼”，可以通過一個key來訪問對象的某個屬性。

常見的API有下面四個
- (void)setValue:(id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath;
- (void)setValue:(id)value forKey:(NSString *)key;
- (id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath;
- (id)valueForKey:(NSString *)key;

那么KVC的賦值和取值過程是怎樣的？原理是什么？

KVC在賦值的時候，按照setKey:、_setKey:的順序查找對象是否有對應(yīng)的方法實(shí)現(xiàn)，如果有的話就傳遞參數(shù)并調(diào)用方法，如過這兩個方法都沒有實(shí)現(xiàn)，則調(diào)用對象的+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly方法，查看是否允許直接訪問成員變量。下面我們證明之：

A:新建一個Person類，不添加任何屬性，實(shí)現(xiàn)- (void)setAge:(NSUInteger)age、- (void)_setAge:(NSUInteger)age方法。初始化一個Person實(shí)例并對其進(jìn)行KVC賦值，看系統(tǒng)調(diào)用結(jié)果。


#import "Person.h"

@implementation Person

- (void)setAge:(NSUInteger)age{
    NSLog(@"setAge : %lu",(unsigned long)age);
}

- (void)_setAge:(NSUInteger)age{
    NSLog(@"_setAge : %lu",(unsigned long)age);
}
@end


#import <UIKit/UIKit.h>
#import "AppDelegate.h"
#import "Person.h"

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        Person *person = [[Person alloc] init];
        [person setValue:@20 forKey:@"age"];
    
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}

//log日志：
//2018-08-02 22:59:02.559184+0800 KVC[9356:451128] setAge : 20

B：將Person類中的- (void)setAge:(NSUInteger)age注釋掉，保留- (void)_setAge:(NSUInteger)age,看系統(tǒng)調(diào)用結(jié)果。

#import "Person.h"

@implementation Person

//- (void)setAge:(NSUInteger)age{
//    NSLog(@"setAge : %lu",(unsigned long)age);
//}

- (void)_setAge:(NSUInteger)age{
    NSLog(@"_setAge : %lu",(unsigned long)age);
}

@end

//log日志：
//2018-08-02 23:15:08.754741+0800 KVC[9662:544138] _setAge : 20

由以上結(jié)果可見，我們調(diào)用方法
- (void)setValue:(id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath;或
- (void)setValue:(id)value forKey:(NSString *)key;時，OC底層依次查找了setKey:或_setKey:方法。

如果沒有setKey:或_setKey:方法怎么辦？

沒有實(shí)現(xiàn)setKey:或_setKey:方法，系統(tǒng)將查看+(BOOL)accessInstanceVariablesDirectly方法的返回結(jié)果(該方法默認(rèn)返回YES),這個方法決定是否可以直接訪問成員變量key。
注意：如果+(BOOL)accessInstanceVariablesDirectly方法返回了NO，那么就會調(diào)用setValue:forUndefinedKey:并拋出異常NSUnknownKeyException!

注意，這里面為什么提到對象的成員變量，而不是屬性呢？
如果是屬性的話，系統(tǒng)自動幫我們實(shí)現(xiàn)了set方法，所以KVC總是可以找到它需要的`setKey:`方法。如果是成員變量，系統(tǒng)就不會為你實(shí)現(xiàn)set方法了。

KVC在訪問成員變量時也嚴(yán)格按照_key、_isKey、key、isKey的順序查找。下面我們將上面代碼中- (void)setAge:(NSUInteger)age、- (void)_setAge:(NSUInteger)age注釋掉，并添加四個成員變量_age、_isAge、age、isAge。

首先給_key賦值.png
其次給_key賦值.png

通過設(shè)置斷點(diǎn)觀察對象成員變量值得變化，證明了 ‘嚴(yán)格按照_key、_isKey、key、isKey的順序查找’的結(jié)論，后面還有兩張圖自己腦補(bǔ)一下唄(^^)
因此KVC的賦值過程可用下圖歸納：

KVC賦值的過程.png

知道了KVC的賦值過程，那KVC的取值過程又是怎樣的？

- (id)valueForKey:(NSString *)key;或 - (id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath;方法取值的時候，按照getKey、key、isKey、_key的順序查找對應(yīng)方法，一旦找到就調(diào)用方法獲取值。如果沒有找到以上四個方法，同樣會調(diào)用+(BOOL)accessInstanceVariablesDirectly方法，看是否具備直接訪問成員變量的權(quán)限。與KVC的賦值過程相同，在查找成員變量的時候，也是嚴(yán)格按照 _key、_isKey、key、isKey的順序查找的。找到了就直接取值，都沒有找到的話，后果也是相同的，即調(diào)用setValue:forUndefinedKey:并拋出異常NSUnknownKeyException*!

demo

#import "Person.h"

@interface Person ()

//{
//    int age;
//    int isAge;
////    int _age;
//    int _isAge;
//}
@end


@implementation Person

+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly{
    return  YES;
}

- (int)getAge{
    NSLog(@"getAge");
    return 5;
}

- (int)age{
    NSLog(@"age");
    return 10;
}

- (int)isAge{
    NSLog(@"isAge");
    return 15;
}

- (int)_age{
    NSLog(@"_age");
    return 20;
}



//- (void)setAge:(NSUInteger)age{
//    NSLog(@"setAge : %lu",(unsigned long)age);
//}
//
//- (void)_setAge:(NSUInteger)age{
//    NSLog(@"_setAge : %lu",(unsigned long)age);
//}

@end



int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        Person *person = [[Person alloc] init];
        
        [person valueForKey:@"age"];
        
        NSLog(@".....");
    
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}

測試的時候，依次對getKey、key、isKey、_key方法進(jìn)行注釋，通過log日志可見KVC的取值時候調(diào)用的方法順序依次為：getKey、key、isKey、_key。

關(guān)于KVC的取值過程，千言萬語匯成下面一張圖??

KVC取值的過程.png
圖片發(fā)自簡書App
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