面試問題：
· iOS用什么方式實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)對(duì)象的KVO？
· 如何手動(dòng)觸發(fā)KVO喂击？
我們通過以下幾個(gè)點(diǎn)來尋找這兩個(gè)問題的答案
KVO基本使用
首先需要了解KVO基本使用剂癌，KVO的全稱 Key-Value Observing，俗稱“鍵值監(jiān)聽”翰绊，可以用于監(jiān)聽某個(gè)對(duì)象屬性值的改變佩谷。
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
Person *p1 = [[Person alloc] init];
Person *p2 = [[Person alloc] init];
p1.age = 1;
p2.age = 2;
// self 監(jiān)聽 p1的 age屬性
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[p1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
p1.age = 10;
/*
// 通過methodForSelector找到方法實(shí)現(xiàn)的地址
NSLog(@"監(jiān)聽之前： p1 = %@",object_getClass(p1));
NSLog(@"添加KVO監(jiān)聽之前 - p1 = %p, p2 = %p", [p1 methodForSelector:@selector(setAge:)],[p2 methodForSelector: @selector(setAge:)]);
[p1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
NSLog(@"監(jiān)聽之后： p1 = %@",object_getClass(p1));
NSLog(@"添加KVO監(jiān)聽之后 - p1 = %p, p2 = %p", [p1 methodForSelector:@selector(setAge:)] ,[p2 methodForSelector: @selector(setAge:)]); //這里獲取到了方法的地址之后，在xcode控制臺(tái)輸入： p (IMP)方法地址 监嗜，控制臺(tái)就會(huì)輸出方法相關(guān)的信息
p1.age = 10;
[p1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
*/
}
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context
{
NSLog(@"監(jiān)聽到%@的%@改變了%@", object ,keyPath ,change);
}
// 打印內(nèi)容
監(jiān)聽到<Person: 0x604000205460>的age改變了{(lán)
kind = 1;
new = 10;
old = 2;
}
上述代碼中可以看出谐檀，在添加監(jiān)聽之后，age屬性的值在發(fā)生改變時(shí)裁奇，就會(huì)通知到監(jiān)聽者桐猬，執(zhí)行監(jiān)聽者的observeValueForKeyPath方法。
探尋KVO底層實(shí)現(xiàn)原理
通過上述代碼我們發(fā)現(xiàn)刽肠，一旦age屬性的值發(fā)生改變時(shí)溃肪，就會(huì)通知到監(jiān)聽者，并且我們知道賦值操作都是調(diào)用 set方法音五，我們可以來到Person類中重寫age的set方法惫撰，觀察是否是KVO在set方法內(nèi)部做了一些操作來通知監(jiān)聽者。
我們發(fā)現(xiàn)即使重寫了set方法躺涝，p1對(duì)象和p2對(duì)象調(diào)用同樣的set方法厨钻，但是我們發(fā)現(xiàn)p1除了調(diào)用set方法之外還會(huì)另外執(zhí)行監(jiān)聽器的observeValueForKeyPath方法。
說明KVO在運(yùn)行時(shí)獲取對(duì)p1對(duì)象做了一些改變坚嗜。相當(dāng)于在程序運(yùn)行過程中夯膀，對(duì)p1對(duì)象做了一些變化，使得p1對(duì)象在調(diào)用setAge方法的時(shí)候可能做了一些額外的操作苍蔬，所以問題出在對(duì)象身上诱建，兩個(gè)對(duì)象在內(nèi)存中肯定不一樣，兩個(gè)對(duì)象可能本質(zhì)上并不一樣碟绑。接下來來探索KVO內(nèi)部是怎么實(shí)現(xiàn)的涂佃。
KVO底層實(shí)現(xiàn)分析
首先我們對(duì)上述代碼中添加監(jiān)聽的地方打斷點(diǎn)，看觀察一下蜈敢，addObserver方法對(duì)p1對(duì)象做了什么處理？也就是說p1對(duì)象在經(jīng)過addObserver方法之后發(fā)生了什么改變汽抚，我們通過打印isa指針如下圖所示
通過上圖我們發(fā)現(xiàn)抓狭，p1對(duì)象執(zhí)行過addObserver操作之后，p1對(duì)象的isa指針由之前的指向類對(duì)象Person變?yōu)橹赶騈SKVONotifying_Person類對(duì)象造烁，而p2對(duì)象沒有任何改變否过。也就是說一旦p1對(duì)象添加了KVO監(jiān)聽以后午笛，其isa指針就會(huì)發(fā)生變化，因此set方法的執(zhí)行效果就不一樣了苗桂。
那么我們先來觀察p2對(duì)象在內(nèi)容中是如何存儲(chǔ)的药磺，然后對(duì)比p2來觀察p1。 首先我們知道煤伟，p2在調(diào)用setAge方法的時(shí)候癌佩，首先會(huì)通過p2對(duì)象中的isa指針找到Person類對(duì)象，然后在類對(duì)象中找到setAge方法便锨。然后找到方法對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)围辙。如下圖所示
但是剛才我們發(fā)現(xiàn)p1對(duì)象的isa指針在經(jīng)過KVO監(jiān)聽之后已經(jīng)指向了NSKVONotifying_Person類對(duì)象，NSKVONotifying_Person其實(shí)是Person的子類放案，那么也就是說其superclass指針是指向Person類對(duì)象的姚建，NSKVONotifying_Person是runtime在運(yùn)行時(shí)生成的。那么p1對(duì)象在調(diào)用setAge方法的時(shí)候吱殉，肯定會(huì)根據(jù)p1的isa找到NSKVONotifying_Person掸冤，在NSKVONotifying_Person中找setAge的方法及實(shí)現(xiàn)。
經(jīng)過查閱資料我們可以了解到友雳。 NSKVONotifying_Person中的setAge方法中其實(shí)調(diào)用了 Fundation框架中C語(yǔ)言函數(shù) _NSsetIntValueAndNotify稿湿，_NSsetIntValueAndNotify內(nèi)部做的操作相當(dāng)于，首先調(diào)用willChangeValueForKey 將要改變方法沥阱，之后調(diào)用父類的setAge方法對(duì)成員變量賦值缎罢，最后調(diào)用didChangeValueForKey已經(jīng)改變方法。didChangeValueForKey中會(huì)調(diào)用監(jiān)聽器的監(jiān)聽方法考杉，最終來到監(jiān)聽者的observeValueForKeyPath方法中策精。
如何驗(yàn)證KVO真的如上面所講的方式實(shí)現(xiàn)？
首先經(jīng)過之前打斷點(diǎn)打印isa指針崇棠，我們已經(jīng)驗(yàn)證了咽袜，在執(zhí)行添加監(jiān)聽的方法時(shí)，會(huì)將isa指針指向一個(gè)通過runtime創(chuàng)建的Person的子類NSKVONotifying_Person枕稀。 另外我們可以通過打印方法實(shí)現(xiàn)的地址來看一下p1和p2的setAge的方法實(shí)現(xiàn)的地址在添加KVO前后有什么變化询刹。
// 通過methodForSelector找到方法實(shí)現(xiàn)的地址
NSLog(@"添加KVO監(jiān)聽之前 - p1 = %p, p2 = %p", [p1 methodForSelector: @selector(setAge:)],[p2 methodForSelector: @selector(setAge:)]);
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[p1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
NSLog(@"添加KVO監(jiān)聽之后 - p1 = %p, p2 = %p", [p1 methodForSelector: @selector(setAge:)],[p2 methodForSelector: @selector(setAge:)]);
我們發(fā)現(xiàn)在添加KVO監(jiān)聽之前，p1和p2的setAge方法實(shí)現(xiàn)的地址相同萎坷，而經(jīng)過KVO監(jiān)聽之后凹联，p1的setAge方法實(shí)現(xiàn)的地址發(fā)生了變化，我們通過打印方法實(shí)現(xiàn)來看一下前后的變化發(fā)現(xiàn)哆档，確實(shí)如我們上面所講的一樣蔽挠，p1的setAge方法的實(shí)現(xiàn)由Person類方法中的setAge方法轉(zhuǎn)換為了C語(yǔ)言的Foundation框架的_NSsetIntValueAndNotify函數(shù)。
Foundation框架中會(huì)根據(jù)屬性的類型瓜浸，調(diào)用不同的方法澳淑。例如我們之前定義的int類型的age屬性比原，那么我們看到Foundation框架中調(diào)用的_NSsetIntValueAndNotify函數(shù)。那么我們把a(bǔ)ge的屬性類型變?yōu)閐ouble重新打印一遍
我們發(fā)現(xiàn)調(diào)用的函數(shù)變?yōu)榱薩NSSetDoubleValueAndNotify杠巡，那么這說明Foundation框架中有許多此類型的函數(shù)量窘，通過屬性的不同類型調(diào)用不同的函數(shù)。 那么我們可以推測(cè)Foundation框架中還有很多例如_NSSetBoolValueAndNotify氢拥、_NSSetCharValueAndNotify蚌铜、_NSSetFloatValueAndNotify、_NSSetLongValueAndNotify等等函數(shù)兄一。
我們可以找到Foundation框架文件厘线，通過命令行查詢關(guān)鍵字找到相關(guān)函數(shù)
NSKVONotifying_Person內(nèi)部結(jié)構(gòu)
首先我們知道，NSKVONotifying_Person作為Person的子類出革，其superclass指針指向Person類造壮，并且NSKVONotifying_Person內(nèi)部一定對(duì)setAge方法做了單獨(dú)的實(shí)現(xiàn)，那么NSKVONotifying_Person同Person類的差別可能就在于其內(nèi)存儲(chǔ)的對(duì)象方法及實(shí)現(xiàn)不同骂束。 我們通過runtime分別打印Person類對(duì)象和NSKVONotifying_Person類對(duì)象內(nèi)存儲(chǔ)的對(duì)象方法
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
Person *p1 = [[Person alloc] init];
p1.age = 1.0;
Person *p2 = [[Person alloc] init];
p1.age = 2.0;
// self 監(jiān)聽 p1的 age屬性
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[p1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
[self printMethods: object_getClass(p2)];
[self printMethods: object_getClass(p1)];
[p1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}
- (void) printMethods:(Class)cls
{
unsigned int count ;
Method *methods = class_copyMethodList(cls, &count);
NSMutableString *methodNames = [NSMutableString string];
[methodNames appendFormat:@"%@ - ", cls];
for (int i = 0 ; i < count; i++) {
Method method = methods[i];
NSString *methodName = NSStringFromSelector(method_getName(method));
[methodNames appendString: methodName];
[methodNames appendString:@" "];
}
NSLog(@"%@",methodNames);
free(methods);
}
上述打印內(nèi)容如下
通過上述代碼我們發(fā)現(xiàn)NSKVONotifying_Person中有4個(gè)對(duì)象方法耳璧。分別為setAge: 、class 展箱、dealloc旨枯、 _isKVOA，那么至此我們可以畫出NSKVONotifying_Person的內(nèi)存結(jié)構(gòu)以及方法調(diào)用順序混驰。
這里NSKVONotifying_Person重寫class方法是為了隱藏NSKVONotifying_Person攀隔。不被外界所看到。我們?cè)趐1添加過KVO監(jiān)聽之后栖榨，分別打印p1和p2對(duì)象的class可以發(fā)現(xiàn)他們都返回Person昆汹。
NSLog(@"%@,%@",[p1 class],[p2 class]);
// 打印結(jié)果 Person,Person
如果NSKVONotifying_Person不重寫class方法，那么當(dāng)對(duì)象要調(diào)用class對(duì)象方法的時(shí)候就會(huì)一直向上找來到NSObject婴栽，而NSObject的class的實(shí)現(xiàn)大致為返回自己isa指向的類满粗，返回p1的isa指向的類那么打印出來的類就是NSKVONotifying_Person，但是apple不希望將NSKVONotifying_Person類暴露出來愚争，并且不希望我們知道NSKVONotifying_Person內(nèi)部實(shí)現(xiàn)映皆，所以在內(nèi)部重寫了class類，直接返回Person類轰枝，所以外界在調(diào)用p1的class對(duì)象方法時(shí)捅彻，是Person類。這樣p1給外界的感覺p1還是Person類鞍陨，并不知道NSKVONotifying_Person子類的存在步淹。
那么我們可以猜測(cè)NSKVONotifying_Person內(nèi)重寫的class內(nèi)部實(shí)現(xiàn)大致為
- (Class) class {
// 得到類對(duì)象，在找到類對(duì)象父類
return class_getSuperclass(object_getClass(self));
}
驗(yàn)證didChangeValueForKey:內(nèi)部會(huì)調(diào)用observer的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法
我們?cè)赑erson類中重寫willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:方法，模擬他們的實(shí)現(xiàn)贤旷。
- (void)setAge:(int)age
{
NSLog(@"setAge:");
_age = age;
}
- (void)willChangeValueForKey:(NSString *)key
{
NSLog(@"willChangeValueForKey: - begin");
[super willChangeValueForKey:key];
NSLog(@"willChangeValueForKey: - end");
}
- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key
{
NSLog(@"didChangeValueForKey: - begin");
[super didChangeValueForKey:key];
NSLog(@"didChangeValueForKey: - end");
}
再次運(yùn)行來查看didChangeValueForKey的方法內(nèi)運(yùn)行過程，通過打印內(nèi)容可以看到砾脑，確實(shí)在didChangeValueForKey方法內(nèi)部已經(jīng)調(diào)用了observer的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法幼驶。
回答問題：
iOS用什么方式實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)對(duì)象的KVO ？（KVO的本質(zhì)是什么韧衣？）
答：當(dāng)一個(gè)對(duì)象使用了KVO監(jiān)聽盅藻，iOS系統(tǒng)會(huì)修改這個(gè)對(duì)象的isa指針，改為指向一個(gè)全新的通過Runtime動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的子類畅铭，子類擁有自己的set方法實(shí)現(xiàn)氏淑，set方法實(shí)現(xiàn)內(nèi)部會(huì)順序調(diào)用willChangeValueForKey方法、原來的setter方法實(shí)現(xiàn)硕噩、didChangeValueForKey方法假残，而didChangeValueForKey方法內(nèi)部又會(huì)調(diào)用監(jiān)聽器的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:監(jiān)聽方法。
如何手動(dòng)觸發(fā)KVO 炉擅？
答： 被監(jiān)聽的屬性的值被修改時(shí)辉懒，就會(huì)自動(dòng)觸發(fā)KVO。如果想要手動(dòng)觸發(fā)KVO谍失，則需要我們自己調(diào)用willChangeValueForKey和didChangeValueForKey方法即可在不改變屬性值的情況下手動(dòng)觸發(fā)KVO眶俩，并且這兩個(gè)方法缺一不可。
通過以下代碼可以驗(yàn)證
Person *p1 = [[Person alloc] init];
p1.age = 1.0;
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[p1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
[p1 willChangeValueForKey:@"age"];
[p1 didChangeValueForKey:@"age"];
[p1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
通過打印我們可以發(fā)現(xiàn)快鱼，didChangeValueForKey方法內(nèi)部成功調(diào)用了observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:颠印，并且age的值并沒有發(fā)生改變。
綜上可以得出以下結(jié)論：
· KVO是基于runtime機(jī)制實(shí)現(xiàn)的
· 當(dāng)某個(gè)類的屬性對(duì)象第一次被觀察時(shí)抹竹，系統(tǒng)就會(huì)在運(yùn)行期動(dòng)態(tài)地創(chuàng)建該類的一個(gè)派生類线罕，在這個(gè)派生類中重寫基類中任何被觀察屬性的setter 方法。派生類在被重寫的setter方法內(nèi)實(shí)現(xiàn)真正的通知機(jī)制
· 如果原類為Person柒莉，那么生成的派生類名為NSKVONotifying_Person
· 每個(gè)類對(duì)象中都有一個(gè)isa指針指向當(dāng)前類闻坚，當(dāng)一個(gè)類對(duì)象的第一次被觀察，那么系統(tǒng)會(huì)偷偷將isa指針指向動(dòng)態(tài)生成的派生類兢孝，從而在給被監(jiān)控屬性賦值時(shí)執(zhí)行的是派生類的setter方法
· 鍵值觀察通知依賴于NSObject 的兩個(gè)方法: willChangeValueForKey: 和didChangevlueForKey:窿凤；在一個(gè)被觀察屬性發(fā)生改變之前， willChangeValueForKey: 一定會(huì)被調(diào)用跨蟹，這就會(huì)記錄舊的值雳殊。而當(dāng)改變發(fā)生后，didChangeValueForKey: 會(huì)被調(diào)用窗轩，繼而 observeValueForKey:ofObject:change:context: 也會(huì)被調(diào)用夯秃。
相關(guān)鏈接：iOS底層原理總結(jié) - 探尋KVO本質(zhì) - 簡(jiǎn)書
