kvo本质探寻

一、概述

1.本文章内容，须参照本人的另一篇博客文章“class和object_getClass方法区别”加以理解；

2.基本使用：

//给实例对象instance添加观察者，监听该实例对象的某个属性值的变化

[self.per1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionOld | NSKeyValueObservingOptionNew context:@"per1"];

//监听值改变

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context
{
    NSLog(@"监测到%@的属性%@已经改变%@---%@", object, keyPath, change, context);
}

二、代码分析

1）添加kvo前后，类对象名称及其地址，以及setter方法地址对比：

//代码

- (void)test1
{
    Class per1Class1 = object_getClass(self.per1);
    Class per2Class2 = object_getClass(self.per2);
    NSLog(@"添加kvo之前---className：%@ %@ %p %p", per1Class1, per2Class2, per1Class1, per2Class2);
    NSLog(@"添加kvo之前---setter：%p %p", [self.per1 methodForSelector:@selector(setAge:)], [self.per2 methodForSelector:@selector(setAge:)]);
    
    //基本使用
    [self.per1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionOld | NSKeyValueObservingOptionNew context:@"per1"];
    
    Class per1Class3 = object_getClass(self.per1);
    Class per2Class4 = object_getClass(self.per2);
    NSLog(@"添加kvo之后---className：%@ %@ %p %p", per1Class3, per2Class4, per1Class3, per2Class4);
    NSLog(@"添加kvo之后---setter：%p %p", [self.per1 methodForSelector:@selector(setAge:)], [self.per2 methodForSelector:@selector(setAge:)]);
}

//打印

2018-12-29 10:38:48.099671+0800 KVONatureSearch[1280:51086] 添加kvo之前---className：Person Person 0x105cbe058 0x105cbe058
2018-12-29 10:38:48.100035+0800 KVONatureSearch[1280:51086] 添加kvo之前---setter：0x105cbb5f0 0x105cbb5f0
2018-12-29 10:38:48.101003+0800 KVONatureSearch[1280:51086] 添加kvo之后---className：NSKVONotifying_Person Person 0x6000016ec900 0x105cbe058
2018-12-29 10:38:48.101183+0800 KVONatureSearch[1280:51086] 添加kvo之后---setter：0x1065a6cf2 0x105cbb5f0

分析：

1.self.per1添加kvo之前，类名为Person， 类对象地址为0x105cbe058，setter方法为0x105cbb5f0，self.per1和self.per2是一样的；

说明添加kvo之前，两个实例对象指向的是同一个类对象，而类对象在内存中仅有一份（仅创建一次）；

2.添加之后，self.per2对象依然指向之前的类对象，而self.per1指向的是一个新的类对象NSKVONotifying_Person，同时setter方法的地址也不一样；

2）添加kvo后，self.per1的isa指向的类对象的结构和self.per2的isa指向的类对象的机构的区别

//代码

- (void)test2
{
    //基本使用
    [self.per1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionOld | NSKeyValueObservingOptionNew context:@"per1"];
    
    [self fetchClassMethods:object_getClass(self.per1)];
    [self fetchClassMethods:object_getClass(self.per2)];
}

//打印

2018-12-29 11:27:06.991414+0800 KVONatureSearch[1971:77513] NSKVONotifying_Person setAge:, class, dealloc, _isKVOA,
2018-12-29 11:27:06.991705+0800 KVONatureSearch[1971:77513] Person setAge:, age,

分析：

1.添加了kvo后的对象方法有四个：setAge:为属性的setter方法；class是一个对象方法（非类方法），这个方法有什么用，往后看；dealloc方法很好理解，销毁一些对象、内存管理等扫尾工作；_isKVOA字面理解为，即判断是否为kvo，返回一个BOOL值；

2.为什么NSKVONotifying_Person类对象中没有getter方法age，而只有setter方法setAge:，往下看；

//添加代码

    struct lyb_objc_class *per1Class = (__bridge struct lyb_objc_class *)object_getClass(self.per1);

    Class per2Class = object_getClass(self.per2);

    Class per1Class2 = [self.per1 class];

    //打断点

    int i = 0;

//lldb模式：

(lldb) po per1Class
NSKVONotifying_Person

(lldb) po per2Class
Person

(lldb) p/x per2Class
(Class) $2 = 0x00000001096ca178 Person
(lldb) p/x per1Class->super_class
(Class) $3 = 0x00000001096ca178 Person

  (lldb) po per1Class2

  Person

分析：

1.很显然NSKVONotifying_Person类对象的super_class指针指向的地址和Person类对象的地址是一样的，即NSKVONotifying_Person类是Person类的子类；

2.解决上述两个问题：

<1>NSKVONotifying_Person类为什么不复写getter方法age，因为没有需求，kvo的功能是监听属性值的改变，即对setter方法的监听，不需要监听getter方法，直接用父类的就行；

<2>class方法复写：问题是Person类并没有该方法，因为Person类继承自NSObject，点进去发现，class方法是NSObject的对象方法，如下图；

而上述class方法返回的类对象per1Class2却是Person，这就苹果公司复写class方法的原因：目的就是规避子类NSKVONotifying_Person暴露，让开发者认为实例对象添加kvo后依然是原来的类对象，所以class方法复写大概如下：

- (Class)class
{
    return [Person class];
}

——其实本质上NSKVONotifying_Person类也是Person类，那为什么要动态创建这样一个子类呢，往下看；

3）实现原理：setter方法重写

//添加代码

- (void)test3
{
    //基本使用
    [self.per1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionOld | NSKeyValueObservingOptionNew context:@"per1"];
}

//打断点

 

//打印

2018-12-29 14:45:28.687540+0800 KVONatureSearch[6798:210888] touchesBegan
2018-12-29 14:45:28.688275+0800 KVONatureSearch[6798:210888] 监测到<Person: 0x6000013aece0>的属性age已经改变{
    kind = 1;
    new = 20;
    old = 1;
}---per1

分析：

1.很显然，只有per1被监听到了值的改变，而per2没有被监听；经断点调试，per1和per2两个对象值的改变，均调用了setAge:方法；所以Person类方法本身没有问题，跟kvo监听没有任何关系；

2.如上述分析，per1的类对象为NSKVONotifying_Person，而per2的类对象为Person；而NSKVONotifying_Person为Person的子类，并对setAge:方法进行了重写；那么kvo监听方法（

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context）只能是在重写的setAge:方法中被调用，具体是如何实现的，往下看；

//探寻setAge:方法复写

//更改代码

- (void)test3
{
    NSLog(@"添加kvo之前---setAge：%p %p", [self.per1 methodForSelector:@selector(setAge:)], [self.per2 methodForSelector:@selector(setAge:)]);
    
    //基本使用
    [self.per1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionOld | NSKeyValueObservingOptionNew context:@"per1"];
    
    NSLog(@"添加kvo之后---setAge：%p %p", [self.per1 methodForSelector:@selector(setAge:)], [self.per2 methodForSelector:@selector(setAge:)]);
    
    //打断点
    int i = 0;
}

//lldb模式：

2018-12-29 15:05:41.938211+0800 KVONatureSearch[7276:226715] 添加kvo之前---setter：0x1012524a0 0x1012524a0
2018-12-29 15:05:41.938879+0800 KVONatureSearch[7276:226715] 添加kvo之后---setter：0x1015abcf2 0x1012524a0
(lldb) p (IMP)0x1012524a0
(IMP) $0 = 0x00000001012524a0 (KVONatureSearch`-[Person setAge:] at Person.m:13)
(lldb) p (IMP)0x1015abcf2
(IMP) $1 = 0x00000001015abcf2 (Foundation`_NSSetIntValueAndNotify)
(lldb) 

分析：

1.per1添加kvo之后，其isa指针指向系统创建的NSKVONotifying_ Person类对象，并复写了父类Person中的setAge:方法，该方法中只有一个方法即_NSSetIntValueAndNotify——该方法是Foundation框架中的方法，是一个C语言函数；

2.那么，也就是说，kvo的监听方法（- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context）是通过该方法来通知的；

3.所以问题来了，又是如何通知的呢，又怎么会调用父类的setAge:方法呢？

————原因：_NSSetIntValueAndNotify是苹果封装好了的，内部实现无法看到，但是可以通过反编译工具（因为Foundation包编译时会生成）Hopper和命令行的形式加以查看，此处涉及逆向工程、越狱等操作，在此不再赘述，有兴趣的可以自己上网查看！

经过上述操作：_NSSetIntValueAndNotify的内部实现大概如下：

//伪代码

void _NSSetIntValueAndNotify()
{
    [self willChangeValueForKey:@"age"];
    [super setAge:age];
    [self didChangeValueForKey:@"age"];
}

//实现流程验证

//添加代码

#import "Person.h"

@implementation Person

- (void)setAge:(int)age
{
    if (_age != age) {
        _age = age;
    }
    
    NSLog(@"setAge:");
}

//void _NSSetIntValueAndNotify()
//{
//    [self willChangeValueForKey:@"age"];
//    [super setAge:age];
//    [self didChangeValueForKey:@"age"];
//}

- (void)willChangeValueForKey:(NSString *)key
{
    [super willChangeValueForKey:key];
    NSLog(@"willChangeValueForKey");
}

- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key
{
    NSLog(@"didChangeValueForKey---begin");
    [super didChangeValueForKey:key];
    NSLog(@"didChangeValueForKey---end");
}

@end

//打印

2018-12-29 15:46:27.642672+0800 KVONatureSearch[8236:258015] touchesBegan
2018-12-29 15:46:27.643455+0800 KVONatureSearch[8236:258015] willChangeValueForKey
2018-12-29 15:46:27.643583+0800 KVONatureSearch[8236:258015] setAge:
2018-12-29 15:46:27.643971+0800 KVONatureSearch[8236:258015] didChangeValueForKey---begin
2018-12-29 15:46:27.644371+0800 KVONatureSearch[8236:258015] 监测到<Person: 0x6000018951d0>的属性age已经改变{
    kind = 1;
    new = 20;
    old = 1;
}---per1
2018-12-29 15:46:27.644519+0800 KVONatureSearch[8236:258015] didChangeValueForKey---end

分析：

1.willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:是NSObject类的对象方法（类目扩展），用于监测实例对象属性值的改变；

 

2.我们通过在NSKVONotifying的父类Person中复写上述两个监听方法的结果可知，kvo监听方法的调用是在didChangeValueForKey:方法中进行——那么我们如何验证是不是在该方法中调用的呢，往下看；

//kvo监听方法调用验证

//改变代码

#import <Foundation/Foundation.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface Person : NSObject
{
    @public
    int _age;
}

//@property (nonatomic, assign) int age;

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    NSLog(@"touchesBegan");
    [self.per1 willChangeValueForKey:@"age"];
//    self.per1.age = 20;
    self.per1->_age = 20;
//    [self.per1 didChangeValueForKey:@"age"];
    
//    self.per1.age = 30;
}

说明：

<1>此处不用@property来定义变量（我们知道，OC对象的本质是结构体，属性即为结构体中的成员，@property关键字在定义成员变量的同时，还为该成员变量在编译阶段由编译器自动生成setter和getter方法，当然如果程序中手动实现了setter和getter方法，则编译器会优先使用而不重新生成setter和getter方法——此处多说了两句，见谅！），而是直接定义成员变量；

<2>因为系统默认是@protected属性，所以需要设置成@public属性，才能供外部访问；

<3>此处不走setter方法，改用手动调用；

//打印

2018-12-29 15:59:06.901408+0800 KVONatureSearch[8524:267481] touchesBegan
2018-12-29 15:59:06.901698+0800 KVONatureSearch[8524:267481] willChangeValueForKey

分析：[self.per1 didChangeValueForKey:@"age"];把该句代码注释后，发现kvo的监听方法并没有触发，那么我们把它打开再看一下；

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    NSLog(@"touchesBegan");
    [self.per1 willChangeValueForKey:@"age"];
//    self.per1.age = 20;
    self.per1->_age = 20;
    //打开了
    [self.per1 didChangeValueForKey:@"age"];
    
//    self.per1.age = 30;
}

//打印

2018-12-29 16:16:24.961333+0800 KVONatureSearch[8929:280490] touchesBegan
2018-12-29 16:16:24.961609+0800 KVONatureSearch[8929:280490] willChangeValueForKey
2018-12-29 16:16:24.961901+0800 KVONatureSearch[8929:280490] didChangeValueForKey---begin
2018-12-29 16:16:24.962212+0800 KVONatureSearch[8929:280490] 监测到<Person: 0x600003a10850>的属性age已经改变{
    kind = 1;
    new = 20;
    old = 1;
}---per1
2018-12-29 16:16:24.962343+0800 KVONatureSearch[8929:280490] didChangeValueForKey---end

分析：kvo监听方法触发成功；

三、结论

kvo的本质：给实例对象添加观察者时，系统自动创建一个添加前该实例对象所属类的子类NSKVONotifying_Person，该子类通过对父类setter方法的复写（Foundation中封装的方法_NSSetXXXValueAndNotify，由C语言实现）来触发kvo的监听方法（- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context），实现流程为：

void _NSSetIntValueAndNotify()
{
    [self willChangeValueForKey:@"age"];
    [super setAge:age];
    [self didChangeValueForKey:@"age"];//kvo的监听方法在该方法中被触发
}

//补充：

1.didChangeValueForKey：和willChangeValueForKey:跟_NSSetIntValueAndNotify()方法一样，是被苹果封装好了的，内部实现无法查看；

2.所谓的“手动触发kvo”：即直接用实例对象调用上述两个监听方法，值不改变（否则，就直接走setter方法了）

//代码

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    NSLog(@"touchesBegan");
    [self.per1 willChangeValueForKey:@"age"];
//    self.per1.age = 20;
//    self.per1->_age = 20;
    //打开了
    [self.per1 didChangeValueForKey:@"age"];
    
//    self.per1.age = 30;
}

//打印

2018-12-29 16:33:46.980240+0800 KVONatureSearch[9336:293844] touchesBegan
2018-12-29 16:33:46.980597+0800 KVONatureSearch[9336:293844] willChangeValueForKey
2018-12-29 16:33:46.980711+0800 KVONatureSearch[9336:293844] didChangeValueForKey---begin
2018-12-29 16:33:46.981061+0800 KVONatureSearch[9336:293844] 监测到<Person: 0x6000027b0840>的属性age已经改变{
    kind = 1;
    new = 1;
    old = 1;
}---per1
2018-12-29 16:33:46.981204+0800 KVONatureSearch[9336:293844] didChangeValueForKey---end

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