前言
Key-Value-Observer,它來源于觀察者模式, 其基本思想(copy于某度)是一個目標對象管理所有依賴于它的觀察者對象，并在它自身的狀態改變時主動通知觀察者對象。這個主動通知通常是通過調用各觀察者對象所提供的接口方法來實現的。觀察者模式較完美地將目標對象與觀察者對象解耦。
本質
- KVO 是 Objective-C 對觀察者設計模式的一種實現，另外一種是：通知機制（notification）
- KVO提供一種機制，指定一個被觀察對象(例如A類)，當對象某個屬性(例如A中的字符串name)發生更改時，對象會獲得通知，并作出相應處理
在MVC設計架構下的項目，KVO機制很適合實現mode模型和controller之間的通訊。
例如：代碼中，在模型類A創建屬性數據，在控制器中創建觀察者，一旦屬性數據發生改變就收到觀察者收到通知，通過KVO再在控制器使用回調方法處理實現視圖B的更新；(本文中的應用就是這樣的例子.)
實現原理
KVO在Apple中的API文檔如下：
Automatic key-value observing is implemented using a technique called isa-swizzling… When an observer is registered for an attribute of an object the isa pointer of the observed object is modified, pointing to an intermediate class rather than at the true class …
KVO 的實現依賴于 Objective-C 強大的 Runtime【 ，從以上Apple 的文檔可以看出蘋果對于KVO機制的實現是一筆帶過，而具體的細節沒有過多的描述，但是我們可以通過Runtime的所提供的方法去探索關于KVO機制的底層實現原理.
基本的原理：
當觀察某對象A時，KVO機制動態創建一個對象A當前類的子類，并為這個新的子類重寫了被觀察屬性keyPath的setter 方法。setter 方法隨后負責通知觀察對象屬性的改變狀況。
深入剖析：
Apple 使用了 isa 混寫（isa-swizzling）來實現 KVO 。當觀察對象A時，KVO機制動態創建一個新的名為： NSKVONotifying_A的新類，該類繼承自對象A的本類，且KVO為NSKVONotifying_A重寫觀察屬性的setter 方法，setter 方法會負責在調用原 setter 方法之前和之后，通知所有觀察對象屬性值的更改情況。
NSKVONotifying_A類剖析：在這個過程，被觀察對象的 isa 指針從指向原來的A類，被KVO機制修改為指向系統新創建的子類 NSKVONotifying_A類，來實現當前類屬性值改變的監聽；
所以當我們從應用層面上看來，完全沒有意識到有新的類出現，這是系統“隱瞞”了對KVO的底層實現過程，讓我們誤以為還是原來的類。但是此時如果我們創建一個新的名為“NSKVONotifying_A”的類()，就會發現系統運行到注冊KVO的那段代碼時程序就崩潰，因為系統在注冊監聽的時候動態創建了名為NSKVONotifying_A的中間類，并指向這個中間類了。
因而在該對象上對 setter 的調用就會調用已重寫的 setter，從而激活鍵值通知機制。子類setter方法剖析：KVO的鍵值觀察通知依賴于 NSObject 的兩個方法:willChangeValueForKey:和 didChangevlueForKey:，在存取數值的前后分別調用2個方法：
被觀察屬性發生改變之前，willChangeValueForKey:被調用，通知系統該 keyPath 的屬性值即將變更；當改變發生后， didChangeValueForKey: 被調用，通知系統該 keyPath 的屬性值已經變更；
之后observeValueForKey:ofObject:change:context: 也會被調用。且重寫觀察屬性的setter 方法這種繼承方式的注入是在運行時而不是編譯時實現的。
KVO為子類的觀察者屬性重寫調用存取方法的工作原理在代碼中相當于：
-(void)setName:(NSString *)newName
{
[self willChangeValueForKey:@"name"]; //KVO在調用存取方法之前總調用
[super setValue:newName forKey:@"name"]; //調用父類的存取方法
[self didChangeValueForKey:@"name"]; //KVO在調用存取方法之后總調用
}
示例驗證
//Person類
@interface Person : NSObject
@property (nonatomic,copy) NSString *name;
@end
//controller
Person *per = [[Person alloc]init];
//斷點1
[per addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];
//斷點2
per.name = @"小明";
[per removeObserver:self forKeyPath:@"name"];
//斷點3
運行項目，
- 在
斷點1位置：
可以看到isa指向Person類,我們也可以使用lldb命令查看：
(lldb) po [per class]
Person
(lldb) po object_getClass(per)
Person
(lldb)
- 在
斷點2位置：
(lldb) po [per class]
Person
(lldb) po object_getClass(per)
NSKVONotifying_Person
(lldb)
- 在
斷點3位置：
(lldb) po [per class]
Person
(lldb) po object_getClass(per)
Person
(lldb)
上面的結果說明，在per對象被觀察時，framework使用runtime動態創建了一個Person類的子類NSKVONotifying_Person，而且為了隱藏這個行為，NSKVONotifying_Person重寫了- class方法返回之前的類，就好像什么也沒發生過一樣。但是使用object_getClass()時就暴露了，因為這個方法返回的是這個對象的isa指針，這個指針指向的一定是個這個對象的類對象
然后來偷窺一下這個動態類實現的方法，這里請出一個NSObject的擴展NSObject+DLIntrospection，它封裝了打印一個類的方法、屬性、協議等常用調試方法，一目了然。
@interface NSObject (DLIntrospection)
+ (NSArray *)classes;
+ (NSArray *)properties;
+ (NSArray *)instanceVariables;
+ (NSArray *)classMethods;
+ (NSArray *)instanceMethods;
+ (NSArray *)protocols;
+ (NSDictionary *)descriptionForProtocol:(Protocol *)proto;
+ (NSString *)parentClassHierarchy;
@end
然后繼續在剛才的斷點處調試：
// 斷點1
(lldb) po [object_getClass(per) instanceMethods]
<__NSArrayI 0x8e9aa00>(
- (void)setName:(id)arg0 ,
- (void).cxx_destruct,
- (id)name
)
// 斷點 2
(lldb) po [object_getClass(per) instanceMethods]
<__NSArrayI 0x8d55870>(
- (void)setName:(id)arg0 ,
- (class)class,
- (void)dealloc,
- (BOOL)_isKVOA
)
// 斷點 3
(lldb) po [object_getClass(per) instanceMethods]
<__NSArrayI 0x8e9cff0>(
- (void)setName:(id)arg0 ,
- (void).cxx_destruct,
- (id)name
)
大概就是說arc下這個方法在所有dealloc調用完成后負責釋放所有的變量，當然這個和KVO沒啥關系了，回到正題。
從上面斷點2的打印可以看出，動態類重寫了4個方法：
-
- setName:最主要的重寫方法，set值時調用通知函數 -
- class隱藏自己必備啊，返回原來類的class -
- dealloc做清理犯罪現場工作 -
- _isKVOA這就是內部使用的標示了，判斷這個類有沒被KVO動態生成子類
接下來驗證一下KVO重寫set方法后是否調用了- willChangeValueForKey:和- didChangeValueForKey:
最直接的驗證方法就是在Person類中重寫這兩個方法：
@implementation Person
- (void)willChangeValueForKey:(NSString *)key {
NSLog(@"%@", NSStringFromSelector(_cmd));
[super willChangeValueForKey:key];
}
- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key {
NSLog(@"%@", NSStringFromSelector(_cmd));
[super didChangeValueForKey:key];
}
@end
自己代碼實現KVO
由于系統是自動實現的派生類NSKVONotifying_Person, 這兒我們自己手動創建一個派生類ALINKVONotifying_Person, 集成自Person. 同時給NSObject創建一個分類, 讓每一個對象都擁有我們自定義的KVO特性.
//NSObject+KVO.h
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface NSObject (KVO)
- (void)czc_addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context;
@end
//NSObject+KVO.m
#import "NSObject+KVO.h"
#import "ALINKVONotifying_Person.h"
#import <objc/message.h>
NSString *const ObserverKey = @"ObserverKey";
@implementation NSObject (KVO)
- (void)czc_addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(void *)context{
// 把觀察者保存到當前對象
objc_setAssociatedObject(self, (__bridge const void *)(ObserverKey), observer, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
// 修改對象isa指針
object_setClass(self, [ALINKVONotifying_Person class]);
}
@end
//ALINKVONotifying_Person.m
#import "ALINKVONotifying_Person.h"
#import <objc/runtime.h>
extern NSString *const ObserverKey;
@implementation ALINKVONotifying_Person
- (void)setName:(NSString *)name{
NSString *oldName = self.name;
[super setName:name];
// 獲取觀察者
id obsetver = objc_getAssociatedObject(self, ObserverKey);
NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *changeDict = oldName ? @{NSKeyValueChangeNewKey : name, NSKeyValueChangeOldKey : oldName} : @{NSKeyValueChangeNewKey : name};
[obsetver observeValueForKeyPath:@"name" ofObject:self change:changeDict context:nil];
}
@end
此時我們調用自己定義的監聽方法, 效果和系統的也是一樣的
[per czc_addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];
