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？

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

KVO是通过isa-swizzling技术实现的。运行时根据原类创建一个中间类，这个中间类是原类的子类，并动态修改当前对象的isa指针指向中间类，并且将class 方法重写，返回原类的class。苹果建议通过class 实例方法来获取对象类型。

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

NSLog(@"%@", object_getClass(self.person));
[self.person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
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，新创建的NSKVONotifying_ZJPerson是ZJPerson的子类。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. 调用willChangeValueForKey：
2. 调用原来的setter实现
3. 调用didChangeValueForkey
4. didChangeValueForkey: 内部会调用observer的observeValueForKeyPath方法

- (void)setName:(NSString *)name{
    _NSSetObjectValueAndNotify();
}
 
void _NSSetObjectValueAndNotify {
 6     [self willChangeValueForKey:@"name"];
 7     [super setName:name];
 8     [self didChangeValueForKey:@"name"];
}
 
- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key{
    [observe observeValueForKeyPath:key ofObject:self change:nil context:nil];
}

拓展1

1. 子类会重写父类的set、class、dealloc、_isKVOA方法
2. 当观察对象移除所有的监听后，会将观察对象的isa指向原来的类
3. 当观察对象的监听全部移除后，动态生成的类不会注销，而是留在下次观察时候再使用，避免反复创建中间子类

拓展2》〉》NSKVONotifying_ZJPerson内部重写了方法？

利用runtime打印方法列表

unsigned int count;
Method *methods = class_copyMethodList(object_getClass(self.person), &count);
     
for (NSInteger index = 0; index < count; index++) {
   Method method = methods[index];
   
   NSString *methodStr = NSStringFromSelector(method_getName(method));
   
   NSLog(@"%@
", methodStr);
}

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

 发现除了重写了setName: 还重写了class dealloc _isKVOA等方法

调用class方法可能里面实现是：

- (Class) class {
    return [ZXYPerson class]
}

而不是NSKVONotifying_ZJPerson类，为了屏蔽了内部实现，隐藏了该类，如果想查看可以通过runtime的object_getClass()方法获取真实运行时的情况

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

#pragma mark - Util
 
- (NSString *)copyMethodsByClass:(Class)cls{
    unsigned int count;
    Method *methods = class_copyMethodList(cls, &count);
    
    NSString *methodStrs = @"";
     
    for (NSInteger index = 0; index < count; index++) {
        Method method = methods[index];
        
        NSString *methodStr = NSStringFromSelector(method_getName(method));
                
        methodStrs = [NSString stringWithFormat:@"%@ ", methodStr];
    }
    
    free(methods);
     
    return methodStrs;
}
 
- (NSString *)copyIvarsByClass:(Class)cls{
    unsigned int count;
    Ivar *ivars = class_copyIvarList(cls, &count);
    
    NSMutableString *ivarStrs = [NSMutableString string];
     
    for (NSInteger index = 0; index < count; index++) {
        Ivar ivar = ivars[index];
        
        NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];  //获取成员变量的名字
        
        NSString *ivarType = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)]; //获取成员变量的数据类型
        
        [ivarStrs appendString:@"
"];
        [ivarStrs appendString:ivarName];
        [ivarStrs appendString:@"-"];
        [ivarStrs appendString:ivarType];
         
    }
     
    free(ivars);
   
    return ivarStrs;
}

如果想要了解更多的KVO，可以关注更新的博客

https://www.cnblogs.com/guohai-stronger/p/10272146.html

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！！！