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之前做iOS开发的时候经常使用KVO来监听对象属性值的变化去执行一些操作，但是从未思考过KVO底层是怎么实现的，今天有空研究一下。
写个简单demo验证开始探索之路：
#import "Person.h"
@implementation Person
- (void)setAge:(int)age
{
_age = age;
}
@end
给新建的Person类创建对象person1与person2，并对person1的age属性添加observer(键值观察)。
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
self.person1 = [[Person alloc] init];
self.person1.age = 1;
self.person2 = [[Person alloc] init];
self.person2.age = 2;
// 给person1对象添加KVO监听
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:@"观察者"];
}
// 当监听对象的属性值发生改变时，就会调用
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context
{
NSLog(@"监听到%@的%@属性值改变了 - %@ - %@", object, keyPath, change, context);
}
为了测试方便，在- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event方法里面修改person1的age属性值。
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
self.person1.age = 22;
// self.person2.age = 22;
}
控制器销毁了，应当及时移除观察者。
- (void)dealloc {
[self.person1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}
触摸手机屏幕，log日志如下，一切尽在意料之中。
2018-08-01 22:19:39.933946+0800 Interview01[54395:4839324] 监听到<Person: 0x60000000c910>的age属性值改变了 - {
kind = 1;
new = 22;
old = 1;
} - 观察者
是的，上面关于KVO的使用过程演示完了，如果到此结束，也就没啥好记录的了。但是这次探究的是KVO做了啥，所以还得讲好长一堆。。。话。
先来看看添加观察者之后person1的isa指针与未添加观察者person2的isa指针异同，结果如下图所示：
惊奇地发现添加观察者之后，person1的isa指针居然由Person变成了NSKVONotifying_Person，我们知道实例对象(person1、person2)的isa指针指向类对象(关于isa指针方面的知识，可以参考这篇文章，讲得比较容易理解。谈谈我对Objective-C对象本质的理解)，这样一来也就说明person1的直接类对象并不是Person，而是NSKVONotifying_Person这个类。所以可以猜测：当我们为person1的属性添加观察者之后，系统帮动态地位我们创建了一个继承自Person的类NSKVONotifying_Person，在NSKVONotifying_Person中执行了某些操作，触发了- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context监听方法。
也可以通过object_getClass获取isa指针指向的关系。
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
发现了新的类 NSKVONotifying_Person,可以通过底层的方法class_copyMethodList研究一下NSKVONotifying_Person都有哪些方法。
- (void)printMethodNamesOfClass:(Class)cls
{
unsigned int count;
// 获得方法数组
Method *methodList = class_copyMethodList(cls, &count);
// 存储方法名
NSMutableString *methodNames = [NSMutableString string];
// 遍历所有的方法
for (int i = 0; i < count; i++) {
// 获得方法
Method method = methodList[I];
// 获得方法名
NSString *methodName = NSStringFromSelector(method_getName(method));
// 拼接方法名
[methodNames appendString:methodName];
[methodNames appendString:@", "];
}
// 释放
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实现了“setAge: class dealloc _isKVOA”这四个方法。
关于setAge：方法，内部调用了Foundation框架下的“_NSSetIntValueAndNotify”方法，而“_NSSetIntValueAndNotify”方法内部实现则大致为：
重写class方法是苹果的阴谋吧。正常情况下通过[object class]可以得到object的类对象，但是我们尝试对person1执行class方法，得到的类对象仍旧为Person，而换成更底层的方法object_getClass(self.person1)则得到类对象NSKVONotifying_Person，因此这里重写了class方法，也就是Apple为了掩人耳目，掩盖事实，想迷惑一下开发者，隐藏动态新建的一个Person子类。
重写dealloc方法做一些收尾的工作，释放某些变量，移除某些依赖等。
_isKVOA也就是对属性做个类型区分作用。
didChangeValueForKey:方法内部会调用observer的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法。
问题：
1、iOS用什么方式实现对一个对象的KVO？(KVO的本质是什么？)
利用RuntimeAPI动态生成一个子类，并且让instance对象的isa指向这个全新的子类；
当修改instance对象的属性时，会调用Foundation的_NSSetXXXValueAndNotify函数
①willChangeValueForKey:
②父类原来的setter
③didChangeValueForKey:
didChangeValueForKey内部会触发监听器（Oberser）的监听方法( observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:）
2、如何手动触发KVO？
对监听的对象手动调用下面两行代码即可。
[self.person1 willChangeValueForKey:@"age"];
[self.person1 didChangeValueForKey:@"age"];
3、KVO与代理的效率问题？
KVO的效率比代理的效率低，因为KVO需要动态地生成一个类NSKVONotifying_className，耗时。
4、使用KVC给对象属性赋值，能不能触发KVO？
可以触发KVO。因为KVC本质上会调用属性的setXxx:方法。
5、直接修改成员变量会触发KVO嘛？
不会触发KVO，因为修改成员变量不会触发set方法。
KVC
KVC的全称是Key-Value Coding，俗称“键值编码”，可以通过一个key来访问对象的某个属性。
常见的API有下面四个
- (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的赋值和取值过程是怎样的？原理是什么？
KVC在赋值的时候，按照setKey:、_setKey:的顺序查找对象是否有对应的方法实现，如果有的话就传递参数并调用方法，如过这两个方法都没有实现，则调用对象的+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly方法，查看是否允许直接访问成员变量。下面我们证明之：
A:新建一个Person类，不添加任何属性，实现- (void)setAge:(NSUInteger)age、- (void)_setAge:(NSUInteger)age方法。初始化一个Person实例并对其进行KVC赋值，看系统调用结果。
#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：将Person类中的- (void)setAge:(NSUInteger)age注释掉，保留- (void)_setAge:(NSUInteger)age,看系统调用结果。
#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
由以上结果可见，我们调用方法
- (void)setValue:(id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath;或
- (void)setValue:(id)value forKey:(NSString *)key;时，OC底层依次查找了setKey:或_setKey:方法。
如果没有setKey:或_setKey:方法怎么办？
没有实现setKey:或_setKey:方法，系统将查看+(BOOL)accessInstanceVariablesDirectly方法的返回结果(该方法默认返回YES),这个方法决定是否可以直接访问成员变量key。
注意：如果+(BOOL)accessInstanceVariablesDirectly方法返回了NO，那么就会调用setValue:forUndefinedKey:并抛出异常NSUnknownKeyException!
注意，这里面为什么提到对象的成员变量，而不是属性呢？
如果是属性的话，系统自动帮我们实现了set方法，所以KVC总是可以找到它需要的`setKey:`方法。如果是成员变量，系统就不会为你实现set方法了。
KVC在访问成员变量时也严格按照_key、_isKey、key、isKey的顺序查找。下面我们将上面代码中- (void)setAge:(NSUInteger)age、- (void)_setAge:(NSUInteger)age注释掉，并添加四个成员变量_age、_isAge、age、isAge。
通过设置断点观察对象成员变量值得变化，证明了 ‘严格按照_key、_isKey、key、isKey的顺序查找’的结论，后面还有两张图自己脑补一下呗(^^)
因此KVC的赋值过程可用下图归纳：
知道了KVC的赋值过程，那KVC的取值过程又是怎样的？
- (id)valueForKey:(NSString *)key;或 - (id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath;方法取值的时候，按照getKey、key、isKey、_key的顺序查找对应方法，一旦找到就调用方法获取值。如果没有找到以上四个方法，同样会调用+(BOOL)accessInstanceVariablesDirectly方法，看是否具备直接访问成员变量的权限。与KVC的赋值过程相同，在查找成员变量的时候，也是严格按照 _key、_isKey、key、isKey的顺序查找的。找到了就直接取值，都没有找到的话，后果也是相同的，即调用setValue:forUndefinedKey:并抛出异常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]));
}
}
测试的时候，依次对getKey、key、isKey、_key方法进行注释，通过log日志可见KVC的取值时候调用的方法顺序依次为：getKey、key、isKey、_key。
关于KVC的取值过程，千言万语汇成下面一张图👇
