KVO原理解析

KVO在我们项目开发中，经常被用到，但很少会被人关注，但如果面试一些大公司，针对KVO的面试题可能如下：

• 知道KVO嘛，底层是怎么实现的？
• 如何动态的生成一个类？
• 可不可以自己写一个KVO？

今天我们围绕上面几个问题，我们先看KVO底层实现原理，以及怎么自己写一个KVO？

一、KVO

1. KVO定义

KVO：可以监听一个对象的某个属性是否发生了改变，或者通知其他对象的指定属性发生了改变。

2.KVO实现

2.1 监听某个对象的属性

- (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context;

2.2 实现协议

- (void)observeValueForKeyPath:(nullable NSString *)keyPath ofObject:(nullable id)object change:(nullable NSDictionary *)change context:(nullable void *)context;

2.3 移除监听

- (void)removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath;

下面是一个简单的演示：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
     
    self.person = [[ZJPerson alloc] init];
   
    [self.person setName:@"zhangsan"];
   
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
     
}
 
- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    [self.person setName:@"lisi"];
}
 
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary *)change context:(void *)context{
    NSLog(@"%@", change);
}
 
- (void)dealloc{
    [self.person removeObserver:self forKeyPath:@"name"];
}

运行结果

通过以上demo，我们来思考KVO为什么能监听到属性变化，底层又是怎么样实现的呢？

3. KVO底层实现

在查看KVO底层实现，我们首先用runtime在添加监听之前以及之后的类对象

1 NSLog(@"%@", object_getClass(self.person));
2 [self.person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
3 NSLog(@"%@", object_getClass(self.person));

可以查看结果如下：

2018-05-19 22:48:18.726028+0800 KVO[33804:3059947] ZJPerson
2018-05-19 22:48:18.726535+0800 KVO[33804:3059947] NSKVONotifying_ZJPerson

通过上面发现，添加监听之后，实例对象的类对象发生了改变，系统自动为我们动态添加了一个NSKVONotifying_+类名的类，改变属性的值是通过setter方法进行实现，很明显是系统已经动态生成了NSKVONotifying_ZJPerson类，并重写了setter方法，所以不可以创建NSKVONotifying_ZJPerson类了，如果创建了NSKVONotifying_ZJPerson类，会报以下错误：

2018-05-19 22:56:32.223288+0800 KVO[33919:3068985] [general] KVO failed to allocate class pair for name NSKVONotifying_ZJPerson, automatic key-value observing will not work for this class

错误提示的是：创建NSKVONotifying_ZJPerson失败。

那么问题又来了，重写的setter方法内部又做了什么？我们再次利用runtime打印下面方法的实现。

通过上面发现，发现内部调用了Foundation框架的_NSSetObjectValueAndNotify方法，我们再次看看_NSSetObjectValueAndNotify内部的实现过程如下：

1. `-[NSObject(NSKeyValueObservingPrivate) _changeValueForKey:key:key:usingBlock:]:
2. -[NSObject(NSKeyValueObservingPrivate) _changeValueForKeys:count:maybeOldValuesDict:usingBlock:]:
3. [ZJPerson setName:];
4. `NSKeyValueDidChange:
5. `NSKeyValueNotifyObserver:
6. - (void)observeValueForKeyPath:ofObject:change:context

简化成伪代码如下：

 1 - (void)setName:(NSString *)name{
 2     _NSSetObjectValueAndNotify();
 3 }
 4  
 5 void _NSSetObjectValueAndNotify {
 6     [self willChangeValueForKey:@"name"];
 7     [super setName:name];
 8     [self didChangeValueForKey:@"name"];
 9 }
10  
11 - (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key{
12     [observe observeValueForKeyPath:key ofObject:self change:nil context:nil];
13 }

拓展》〉》NSKVONotifying_ZJPerson内部重写了方法？

利用runtime打印方法列表

 1 unsigned int count;
 2 Method *methods = class_copyMethodList(object_getClass(self.person), &count);
 3      
 4 for (NSInteger index = 0; index < count; index++) {
 5    Method method = methods[index];
 6    
 7    NSString *methodStr = NSStringFromSelector(method_getName(method));
 8    
 9    NSLog(@"%@\n", methodStr);
10 }

打印结果

2018-05-20 08:57:07.883400+0800 KVO[35888:3218908] setName:
2018-05-20 08:57:07.883571+0800 KVO[35888:3218908] class
2018-05-20 08:57:07.883676+0800 KVO[35888:3218908] dealloc
2018-05-20 08:57:07.883793+0800 KVO[35888:3218908] _isKVOA

二、如何动态生成类

说到动态生成一个类，也就是利用了苹果的runtime机制，下面我们来动态创建生成类。

2.1 创建类

Class customClass = objc_allocateClassPair([NSObject class], "ZJCustomClass", 0);

2.2 添加实例变量

// 添加实例变量
    class_addIvar(customClass, "age", sizeof(int), 0, "i");

2.3 添加方法，V@:表示方法的参数和返回值

    class_addMethod(customClass, @selector(hahahha), (IMP)hahahha, "V@:");

需要实现的方法：

void hahahha(id self, SEL _cmd)
{
    NSLog(@"hahahha====");
}
 
- (void)hahahha{
}

然后注册到运行时环境

objc_registerClassPair(customClass);

下面是打印方法列表以及成员变量列表

 1 #pragma mark - Util
 2  
 3 - (NSString *)copyMethodsByClass:(Class)cls{
 4     unsigned int count;
 5     Method *methods = class_copyMethodList(cls, &count);
 6     
 7     NSString *methodStrs = @"";
 8      
 9     for (NSInteger index = 0; index < count; index++) {
10         Method method = methods[index];
11         
12         NSString *methodStr = NSStringFromSelector(method_getName(method));
13                 
14         methodStrs = [NSString stringWithFormat:@"%@ ", methodStr];
15     }
16     
17     free(methods);
18      
19     return methodStrs;
20 }
21  
22 - (NSString *)copyIvarsByClass:(Class)cls{
23     unsigned int count;
24     Ivar *ivars = class_copyIvarList(cls, &count);
25     
26     NSMutableString *ivarStrs = [NSMutableString string];
27      
28     for (NSInteger index = 0; index < count; index++) {
29         Ivar ivar = ivars[index];
30         
31         NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];  //获取成员变量的名字
32         
33         NSString *ivarType = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)]; //获取成员变量的数据类型
34         
35         [ivarStrs appendString:@"\n"];
36         [ivarStrs appendString:ivarName];
37         [ivarStrs appendString:@"-"];
38         [ivarStrs appendString:ivarType];
39          
40     }
41      
42     free(ivars);
43    
44     return ivarStrs;
45 }

三、自己动手写一个KVO

给NSObject添加一个Category，NSObject+KVO监听方法

3.1 .h文件

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface NSObject (MY_KVO)

- (void)My_addObserver:(NSObject *_Nonnull)observer forKeyPath:(NSString *_Nonnull)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context;

@end

3.2  .m实现文件

#import "NSObject+MY_KVO.h"
#import "MY_KVONotifying_Person.h"
#import <objc/runtime.h>
@implementation NSObject (MY_KVO)

-(void)My_addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(void *)context{

    // 修改isa指针(runtime) 系统的MY_KVONotifying_Person这个类是动态生成的,我们直接手动创建

    object_setClass(self, [MY_KVONotifying_Person class]);

   // 给对象动态添加属性,之前文章介绍过了.目的是保存observer,好在set方法里面拿到,调用

My_addObserver:forKeyPath:options:context:这个方法

    objc_setAssociatedObject(self, (__bridge const void *)(keyPath), observer, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);

}

@end

3.3 重写MY_KVONotifying_Person set方法

#import "MY_KVONotifying_Person.h"

#import "NSObject+MY_KVO.h"
#import <objc/runtime.h>

@implementation MY_KVONotifying_Person
- (void)setAge:(int)age{

   id observer = objc_getAssociatedObject(self, @"age");

    if (observer && [observer respondsToSelector:@selector(My_addObserver:forKeyPath:options:context:)]) {

        [observer My_addObserver:observer forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];

    }
    [super setAge:age];
}

@end

3.4 使用

#import "ViewController.h"
#import "Person.h"
#import "NSObject+MY_KVO.h"

@interface ViewController ()
@property (nonatomic,strong)Person * p;

@end

@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    Person * p =[[Person alloc] init];
    [p My_addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];
    _p= p;
}

- (void)My_addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(void *)context{
    NSLog(@"age++ 自己的KVO");

}
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
     _p.age ++ ;

}

注意点：修改Xcode 的一个配置，设为NO

以上就是KVO的基本内容，希望通过本篇博客，大家对KVO原理以及基本使用有更深的了解！！！