iOS底层原理总结篇-- 深入理解 KVC 实现机制

面试题:

KVC相关: 
1\. 通过KVC修改属性会触发KVO么?直接修改成员变量呢 ?
2\. KVC的赋值和取值过程是怎样的?原理是什么?

KVC的实现原理Demo

1. 什么是KVC?

KVC的全称key - value - coding,俗称"键值编码",可以通过key来访问某个属性

常见的API有:

- (void)setValue:(id)value forKey:(NSString *)key;
- (void)setValue:(id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath;

- (id)valueForKey:(NSString *)key; 
- (id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath;

简单的代码实现: DLPerson 和 DLCat

///> DLPersin.h 文件

#import <Foundation/Foundation.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

/**
 DLCat
 */
@interface DLCat : NSObject
@property (nonatomic, assign) int weight;
@end

/**
 DLPerson
 */
@interface DLPerson : NSObject
@property (nonatomic, assign) int age;
@property (nonatomic, strong) DLCat *cat;
@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

1.1 - (void)setValue:(id)value forKey:(NSString *)key;

///> ViewController.m 文件

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    DLPerson *person = [[DLPerson alloc]init];
    [person setValue:@20 forKey:@"age"];
    NSLog(@"%d",person.age);
}

1.1 - (void)setValue:(id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath;

///> ViewController.m 文件

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    DLPerson *person = [[DLPerson alloc]init];
    person.cat = [[DLCat alloc]init];
    [person setValue:@20 forKeyPath:@"cat.weight"];
    NSLog(@"%d",person.age);
    NSLog(@"%d",person.cat.weight);
}

setValue:(id)value forKeyPath:(NSString *)keyPathsetValue:(id)value forKey:(NSString *)key 的区别:

  • keyPath 相当于根据路径去寻找属性,一层一层往下找,
  • key 是直接哪去属性的名字设置,如果按路径找会报错

1.3 - (id)valueForKey:(NSString *)key;

///> ViewController.m 文件

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    DLPerson *person = [[DLPerson alloc]init];
    person.age = 10;
    NSLog(@"%@",[person valueForKey:@"age"]);
}

1.4 - (id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath;

///> ViewController.m 文件

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    DLPerson *person = [[DLPerson alloc]init];
    person.age = 10;
    NSLog(@"%@",[person valueForKeyPath:@"cat.weight"]);
}

(id)valueForKey:(NSString *)key;(id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath 的区别:

  • 同理1.2-1.3

2. setValue:forKey:的原理

image.png
  • 当我们设置setValue:forKey:时

  • 首先会查找setKey:、_setKey: (按顺序查找)

  • 如果有直接调用

  • 如果没有,先查看accessInstanceVariablesDirectly方法

    + (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly{
          return YES;   ///> 可以直接访问成员变量
      //    return NO;  ///>  不可以直接访问成员变量,  
      ///> 直接访问会报NSUnkonwKeyException错误  
      }
    
  • 如果可以访问会按照 _key、_isKey、key、iskey的顺序查找成员变量

  • 找到直接复制

  • 未找到报错NSUnkonwKeyException错误

_key、_isKey、key、iskey复制顺序

///> DLPerson.h 文件

@interface DLPerson : NSObject{
    @public
    int _age;
    int _isAge;
    int age;
    int isAge;
}

@end
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.person1 = [[DLPerson alloc]init];
    ///> person1添加kvo监听
    NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
    [self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];

    ///> 通过KVC修改person.age的值
    [self.person1 setValue:@20 forKey:@"age"];

     NSLog(@"------");
}

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
    NSLog(@"监听到了%@的%@属性发生了改变%@",object,keyPath,change);
}

- (void)dealloc{
    ///> 使用结束后记得移除
    [self.person1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}
  • 在NSLog(@"------");位置打下短点注释方式去查看各个值得复制顺序
  • 然后在控制台中查看复制查找的顺序就OK了,
  • DLPerson文件中的顺序即使是调换了也无所谓。

3. valueForKey:的原理

image.png
  • kvc取值按照 getKey、key、iskey、_key 顺序查找方法

  • 存在直接调用

  • 没找到同样,先查看accessInstanceVariablesDirectly方法

    + (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly{
          return YES;   ///> 可以直接访问成员变量
      //    return NO;  ///>  不可以直接访问成员变量,  
      ///> 直接访问会报NSUnkonwKeyException错误  
      }
    
  • 如果可以访问会按照 _key、_isKey、key、iskey的顺序查找成员变量

  • 找到直接复制

  • 未找到报错NSUnkonwKeyException错误

三. 知识点补充

1. _NSSetIntValueAndNotify();方法来源

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.person1 = [[DLPerson alloc]init];
    self.person1.age = 10;

    self.person2 = [[DLPerson alloc]init];
    self.person2.age = 20;

    ///> person1添加kvo监听
    NSLog(@"person添加KVO之前 - person1:%@, person2:%@",object_getClass(self.person1), object_getClass(self.person2));

    NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
    [self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];

    NSLog(@"person添加KVO之前 - person1:%@, person2:%@",object_getClass(self.person1), object_getClass(self.person2));
}

输出结果:

person添加KVO之前 - person1:DLPerson, person2:DLPerson

person添加KVO之后 - person1:NSKVONotifying_DLPerson, person2:DLPerson

由此可见在没有 为person1添加KVO之前 person1.isa指针仍然是DLPerson

那么我们就可以使用- (IMP)methodForSelector:(SEL)aSelector;去查看实现方法的地址,的具体方法代码如下:

///> person1添加kvo监听
    NSLog(@"person添加KVO之前 - person1:%p, person2:%p \n",[self.person1 methodForSelector:@selector(setAge:)], [self.person2 methodForSelector:@selector(setAge:)]);

    NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
    [self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];

    NSLog(@"person添加KVO之后 - person1:%p, person2:%p \n",[self.person1 methodForSelector:@selector(setAge:)], [self.person2 methodForSelector:@selector(setAge:)]);
}

输出结果:

person添加KVO之前 - person1:0x10852a560, person2:0x10852a560 
person添加KVO之后 - person1:0x108883fc2, person2:0x10852a560 

由此可见,在添加之前person1和person2实现的setAge方法是一个,添加之后person1的setAge方法就有了变化。

然后我们打入断点去查看实现的方法:

image.png

在控制台中使用 p (IMP)方法地址 来打印得到方法的名称。 所以我们在添加KVO之后的 setAge:方法调用了 _NSSetIntValueAndNotify()

如果定义的属性是类型是double则调用的是_NSSetDoubleValueAndNotify()
大家可以自己测试一下。
此方法在Foundtion框架中有对应的
NSSetDoubleValueAndNotify()
NSSetIntValueAndNotify()
NSSetCharValueAndNotify()
...

目前还未深入接触到逆向工程。等以后学到了在给大家详解解释吧。

2. NSKVONotifying_DLPerson的isa指针指向哪里?

KVO的本质分析 中我们得知,添加了KVO监听的实例对象isa指针指向了NSKVONotifying_DLPerson类, 那么NSKVONotifying_DLPerson的isa指针的指向?

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.person1 = [[DLPerson alloc]init];
    self.person1.age = 10;

    self.person2 = [[DLPerson alloc]init];
    self.person2.age = 20;

    ///> person1添加kvo监听
    NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
    [self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];

    NSLog(@"类对象 - person1: %@<%p>   person2: %@<%p>",
          object_getClass(self.person1),  ///> self.person1.isa  类名
          object_getClass(self.person1),  ///> self.person1.isa
          object_getClass(self.person2),  ///> self.person1.isa  类名
          object_getClass(self.person2)  ///> self.person1.isa
          );

    NSLog(@"元类对象 - person1: %@<%p>   person2: %@<%p>",
          object_getClass(object_getClass(self.person1)),  ///> self.person1.isa.isa 类名
          object_getClass(object_getClass(self.person1)),  ///> self.person1.isa.isa
          object_getClass(object_getClass(self.person2)),  ///> self.person2.isa.isa 类名
          object_getClass(object_getClass(self.person2))  ///> self.person2.isa.isa
          );
}

输出结果:

类对象 - person1: NSKVONotifying_DLPerson<0x6000002cef40>   person2: DLPerson<0x1002c9048>

元类对象 - person1: NSKVONotifying_DLPerson<0x6000002cf210>   person2: DLPerson<0x1002c9020>

结果发现:每一个类对象的地址是不一样的,而且元类对象的地址也不一样的,所以我们可以认为 NSKVONotifying_DLPerson类有自己的元类对象, NSKVONotifying_DLPerson.isa指向着自己的元类对象。

四. 面试题答案

  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
     willChangeValueForKey:
     父类原来的setter
     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?

     手动调用willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:
    
  3. 直接修改成员变量会触发KVO么?

     不会触发KVO,因为直接修改成员变量并没有走set方法。
    

KVC相关:

  1. 通过KVC修改属性会触发KVO么?

     会触发KVO,如上流程图
    
  2. KVC的赋值和取值过程是怎样的?原理是什么?

     如上流程图
    

  • 文章总结自MJ老师底层视频。
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