iOS底层原理之`OC语法`(KVC和KVO)

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1. KVC

• KVC的全称是Key-Value Coding，俗称“键值编码”，可以通过一个key来访问某个属性。
• 常见的API有：

- (void)setValue:(id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath;//通过keyPath可以设置属性的属性
- (void)setValue:(id)value forKey:(NSString *)key;//通过key设置自己的属性
- (id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath;//通过keyPath访问属性的属性
- (id)valueForKey:(NSString *)key; //通过key访问自己的属性

• kvc设置属性原理：
  

• setValue:forKey的原理详解：

  1. 先去寻找setKey:方法（即对应key的set方法），找到了就去传递参数调用方法；
  2. 如果没找到，再去寻找_setKey:的方法，找到可传值；
  3. 没找到就去查看+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly;这个方法是不是设置为YES（默认是YES），如果设置的是YES这表示直可以接访问实例成员变量；
  4. 然后会去查看有没有_key的成员变量、有就设值；
  5. 没有就去查看有没有_isKey的成员变量、有就设值；
  6. 没有就去查看有没有key的成员变量、有就设值；
  7. 没有就去查看有没有isKey的成员变量、有就设值；
  8. 如果还没找到就会抛异常：NSUnknownKeyException
  9. 如果上面accessInstanceVariablesDirectly设置为NO，并且setKey:、_setKey:这两个set方法没找到就会抛异常，不会去访问属性。
     示例1：

@interface Person : NSObject{
@public
//    int _age;
    int _isAge;
    int age;
    int isAge;

}

/**age属性*/
//@property(nonatomic,assign) int age;
@end

@implementation Person

//-(void)setAge:(int)age{
//    _age = age;
//}
//-(void)_setAge:(int)age{
//    _age = age;
//}
@end


int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Person * p = [[Person alloc]init];
        [p setValue:@18 forKey:@"age"];
//      NSLog(@"%d",p->age);
        
    }
    return 0;
}

上面代码和调试结果可以看出：当把两个set方法和_age成员变量注销后会优先访问_isAge成员变量，可以通过注销其他的成员变量一次证明方法的顺序，这里不再赘述。

在Person类中重写+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly;方法，并设置返回值为NO,编译就会抛异常。

@implementation Person
+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly{
    return NO;
}
@end

• kvc取值原理：
  
• valueForKey：原理详解：

1. 同设置属性一样，取值时访问方法的顺序是getKey、key、isKey、_key，找到前面的方法就调用给成员变量取值就不会再往下找了。
2. 如果上面的方法都没找到就会去查看accessInstanceVariablesDirectly`这个方法是不是设置为YES，如果设置的是YES这表示直可以接访问实例成员变量；
3. 设置成员变量的顺序为：_key、_isKey、key、iskey找到前面的成员变量取值就不会再往下找了；
4. 如果没有找到上面的成员变量，就会抛异常：NSUnknownKeyException
5. 如果上面accessInstanceVariablesDirectly设置为NO，并且上面的方法都没有找到也会抛异常。

• 注意：上面的赋值取值方法以及成员变量可以是私有的，依然可以访问，即KVC是可以访问对象的私有属性的。

//.m文件
#import "Person.h"
@interface Person(){
    @private
    int _age;
    int _isAge;
    int age;
    int isAge;
}

@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        Person * p = [[Person alloc]init];
        [p setValue:@18 forKey:@"age"];
        NSLog(@"%@",[p valueForKey:@"age"]);
        
    }
    return 0;
}

2. KVO

• KVO的全称是Key-Value Observing，俗称“键值监听”，可以用于监听某个对象属性值的改变。
• 使用KVO分为三个步骤：
  1. 通过- (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context;方法注册观察者，观察者可以接收keyPath属性的变化事件。
  2. 在观察者中实现-(void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSString *,id> *)change context:(void *)context方法，当keyPath属性发生改变后，KVO会回调这个方法来通知观察者。
  3. 当观察者不需要监听时，可以调用- (void)removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath;方法将KVO移除。需要注意的是，调用removeObserver需要在观察者消失之前，否则会导致Crash
  4. 提示：通过kvc修改属性也是可以触发监听的。
• 示例

#import <Foundation/Foundation.h>
@interface Person : NSObject
/**name*/
@property(nonatomic,copy) NSString * name ;
/**age*/
@property(nonatomic,assign) int age;
@end


#import "ViewController.h"
#import "Person.h"
@interface ViewController ()
/**person */
@property(nonatomic,strong) Person * person;
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.person = [[Person alloc]init];
    self.person.name = @"a";
    self.person.age = 16;
    //给person添加kvo监听，监听age和name属性值的变化
    /*
     observer:监听者
     keyPath:属性对应的键
     options:监听内容，一般是监听新值和旧值
     context:可以传递一些参数
    */
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:@"参数1"];
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:@"参数2"];
}
-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    self.person.name = @"aa";
    self.person.age = 18;
}
// 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<NSString *,id> *)change context:(void *)context{
    NSLog(@"监听到%@的%@属性值改变了 - %@ - %@", object, keyPath, change, context);
}
//移除对应的监听者
-(void)dealloc{
    [self.person removeObserver:self forKeyPath:@"name"];
    [self.person removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}
@end

• 打印结果：
  
• 底层原理
  未使用KVO监听对象时，直接调用set方法赋值：
  

使用的KVO监听对象时，内部方法调用顺序示例：

#import <Foundation/Foundation.h>
@interface Person : NSObject
/**age*/
@property(nonatomic,assign) int age;
@end

@implementation Person
-(void)setAge:(int)age{
    _age = age;
     NSLog(@"setAge:");
}
-(void)willChangeValueForKey:(NSString *)key{
    [super willChangeValueForKey:key];
    NSLog(@"%@:willChangeValueForKey",key);
}
- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key{
    NSLog(@"%@:didChangeValueForKey - begin",key);
    [super didChangeValueForKey:key];
    NSLog(@"%@:didChangeValueForKey - end",key);
}
@end

#import "ViewController.h"
#import "Person.h"

@interface ViewController ()
/**person */
@property(nonatomic,strong) Person * person;
@end

@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.person = [[Person alloc]init];
    self.person.age = 16;
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:@"参数2"];
}
-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    self.person.age = 18;
}
// 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<NSString *,id> *)change context:(void *)context{
    NSLog(@"监听到%@的%@属性值改变了- %@", object, keyPath, context);
}
-(void)dealloc{
    [self.person removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}
@end

打印结果：

通过转换为的cpp代码时，我们可以发现使用的KVO监听对象时：

1. 当修改对象属性时会通过RuntimeAPI动态生成一个子类NSKVONotifying_xxx，让实例对象的isa指向这个全新的子类，新生成的子类重写了setter/getter方法，其中setter方法中会调用Foundation的_NSSetXXXValueAndNotify函数；
2. _NSSetXXXValueAndNotify内部又调用了 willChangeValueForKey:、父类原来的setter、didChangeValueForKey:;
3. 当调用didChangeValueForKey:方法时就会触发监听器调用-(void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSString *,id> *)change context:(void *)context{方法。
   

• 新生成的子类内部实现如下：

#import "NSKVONotifying_MJPerson.h"
@implementation NSKVONotifying_MJPerson
- (void)setAge:(int)age
{
    _NSSetIntValueAndNotify();
}
// 伪代码
void _NSSetIntValueAndNotify()
{
    [self willChangeValueForKey:@"age"];
    [super setAge:age];
    [self didChangeValueForKey:@"age"];
}
- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key
{
    // 通知监听器，某某属性值发生了改变
    [oberser observeValueForKeyPath:key ofObject:self change:nil context:nil];
}

// 屏幕内部实现，隐藏了NSKVONotifying_MJPerson类的存在
- (Class)class
{
    return [MJPerson class];
}
- (void)dealloc
{
    // 收尾工作
}
- (BOOL)_isKVOA
{
    return YES;
}
@end

• 面试题：

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、
   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. 直接修改成员变量会触发KVO么？
   不会触发KVO。
3. 如何手动触发KVO？
   手动调用willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:，或者通过kvc去修改属性。
   手动触发KVO示例：

#import <Foundation/Foundation.h>
//Person只有一个公开的成员变量
@interface Person : NSObject{
    @public
    int age;
}
@end

//PersonObserver是自定义的监听者
#import "PersonObserver.h"
@implementation PersonObserver
-(void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
    NSLog(@"%@的%@值发送变化了!!!",object,keyPath);
}
@end

#import "ViewController.h"
#import "Person.h"
#import "PersonObserver.h"
@interface ViewController ()
/**person */
@property(nonatomic,strong) Person * person;
@property(nonatomic ,strong) PersonObserver * observer;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.person = [[Person alloc]init];
    self.person -> age = 16;
    self.observer = [[PersonObserver alloc]init];
    [self.person addObserver:self.observer forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew|NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
}
-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    [self.person willChangeValueForKey:@"age"];
    self.person -> age = 18;
//    [self.person setValue:@18 forKey:@"age"];
    [self.person didChangeValueForKey:@"age"];
}
-(void)dealloc{
    [self.person removeObserver:self.observer forKeyPath:@"age"];
}
@end

结果可见：如果直接通过指针给属性赋值是无法触发监听方法的，但是要是手动调用Person的willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:方法就会触发监听方法，或者通过kvc也可以直接触发监听方法。

KVO原理分析及使用进阶