什么是KVO？

KVO 全稱(chēng) Key Value Observing，是蘋(píng)果提供的一套事件通知機(jī)制舰褪。允許對(duì)象監(jiān)聽(tīng)另一個(gè)對(duì)象特定屬性的改變蜂大，并在改變時(shí)接收到事件闽铐。由于 KVO 的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，只針對(duì)屬性才會(huì)發(fā)生作用奶浦，一般繼承自 NSObject 的對(duì)象都默認(rèn)支持 KVO兄墅。

KVO 可以監(jiān)聽(tīng)單個(gè)屬性的變化，也可以監(jiān)聽(tīng)集合對(duì)象的變化财喳。通過(guò) KVC 的 mutableArrayValueForKey: 等方法獲得代理對(duì)象察迟，當(dāng)代理對(duì)象的內(nèi)部對(duì)象發(fā)生改變時(shí)斩狱，會(huì)回調(diào) KVO 監(jiān)聽(tīng)的方法。集合對(duì)象包含 NSArray 和 NSSet扎瓶。

KVO基本使用

• 使用KVO大致分為三個(gè)步驟：
  1. 通過(guò)addObserver:forKeyPath:options:context:方法注冊(cè)觀(guān)察者所踊，觀(guān)察者可以接收keyPath屬性的變化事件
  2. 在觀(guān)察者中實(shí)現(xiàn)observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法，當(dāng)keyPath屬性發(fā)生改變后概荷，KVO會(huì)回調(diào)這個(gè)方法來(lái)通知觀(guān)察者
  3. 當(dāng)觀(guān)察者不需要監(jiān)聽(tīng)時(shí)秕岛，可以調(diào)用removeObserver:forKeyPath:方法將KVO移除。需要注意的是误证，調(diào)用removeObserver需要在觀(guān)察者消失之前继薛，否則會(huì)導(dǎo)致Crash

注冊(cè)觀(guān)察者

 /*
@observer:就是觀(guān)察者，是誰(shuí)想要觀(guān)測(cè)對(duì)象的值的改變愈捅。
@keyPath:就是想要觀(guān)察的對(duì)象屬性遏考。
@options:options一般選擇NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld，這樣當(dāng)屬性值發(fā)生改變時(shí)我們可以同時(shí)獲得舊值和新值蓝谨，如果我們只填NSKeyValueObservingOptionNew則屬性發(fā)生改變時(shí)只會(huì)獲得新值灌具。
@context:想要攜帶的其他信息，比如一個(gè)字符串或者字典什么的譬巫。
*/
- (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context;

監(jiān)聽(tīng)回調(diào)

/*
@keyPath:觀(guān)察的屬性
@object:觀(guān)察的是哪個(gè)對(duì)象的屬性
@change:這是一個(gè)字典類(lèi)型的值咖楣，通過(guò)鍵值對(duì)顯示新的屬性值和舊的屬性值
@context:上面添加觀(guān)察者時(shí)攜帶的信息
*/
- (void)observeValueForKeyPath:(nullable NSString *)keyPath ofObject:(nullable id)object change:(nullable NSDictionary<NSKeyValueChangeKey, id> *)change context:(nullable void *)context;

調(diào)用方式

自動(dòng)調(diào)用

• 調(diào)用KVO屬性對(duì)象時(shí)，不僅可以通過(guò)點(diǎn)語(yǔ)法和set語(yǔ)法進(jìn)行調(diào)用芦昔，還可以使用KVC方法

//通過(guò)屬性的點(diǎn)語(yǔ)法間接調(diào)用
objc.name = @"";

// 直接調(diào)用set方法
[objc setName:@"Savings"];
 
// 使用KVC的setValue:forKey:方法
[objc setValue:@"Savings" forKey:@"name"];
 
// 使用KVC的setValue:forKeyPath:方法
[objc setValue:@"Savings" forKeyPath:@"account.name"];

手動(dòng)調(diào)用

• KVO 在屬性發(fā)生改變時(shí)的調(diào)用是自動(dòng)的诱贿，如果想要手動(dòng)控制這個(gè)調(diào)用時(shí)機(jī)，或想自己實(shí)現(xiàn) KVO 屬性的調(diào)用咕缎，則可以通過(guò) KVO 提供的方法進(jìn)行調(diào)用珠十。

  1. 第一步我們需要認(rèn)識(shí)下面這個(gè)方法，如果想要手動(dòng)調(diào)用或自己實(shí)現(xiàn)KVO需要重寫(xiě)該方法該方法返回YES表示可以調(diào)用锨阿，返回NO則表示不可以調(diào)用宵睦。

  + (BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)theKey {
      BOOL automatic = NO;
      if ([theKey isEqualToString:@"name"]) {
          automatic = NO;//對(duì)該key禁用系統(tǒng)自動(dòng)通知，若要直接禁用該類(lèi)的KVO則直接返回NO墅诡；
      }
      else {
          automatic = [super automaticallyNotifiesObserversForKey:theKey];
      }
      return automatic;
  }
  

  2. 第二步我們需要重寫(xiě)setter方法

  - (void)setName:(NSString *)name {
      if (name != _name) {
          [self willChangeValueForKey:@"name"];
          _name = name;
          [self didChangeValueForKey:@"name"];
      }
  }
  

移除觀(guān)察者

//需要在不使用的時(shí)候,移除監(jiān)聽(tīng)
- (void)dealloc{
    [self removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}

Crash

觀(guān)察者未實(shí)現(xiàn)監(jiān)聽(tīng)方法

• 若觀(guān)察者對(duì)象 -observeValueForKeyPath:ofObject:change:context: 未實(shí)現(xiàn)壳嚎，將會(huì) Crash

  Crash：Terminating app due to uncaught exception ‘NSInternalInconsistencyException’, reason: ‘<ViewController: 0x7f9943d06710>: An -observeValueForKeyPath:ofObject:change:context: message was received but not handled

未及時(shí)移除觀(guān)察者

Crash： Thread 1: EXC_BAD_ACCESS (code=1, address=0x105e0fee02c0)

//觀(guān)察者ObserverPersonChage
@interface ObserverPersonChage : NSObject
  //實(shí)現(xiàn)observeValueForKeyPath: ofObject: change: context:
@end

//ViewController
- (void)addObserver
{
    self.observerPersonChange = [[ObserverPersonChage alloc] init];
    [self.person1 addObserver:self.observerPersonChange forKeyPath:@"age" options:option context:@"age chage"];
    [self.person1 addObserver:self.observerPersonChange forKeyPath:@"name" options:option context:@"name change"];
}

//點(diǎn)擊按鈕將觀(guān)察者置為nil，即銷(xiāo)毀
- (IBAction)clearObserverPersonChange:(id)sender {
    self.observerPersonChange = nil;
}

//點(diǎn)擊改變person1屬性值
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    self.person1.age = 29;
    self.person1.name = @"hengcong";
}

1. 假如在當(dāng)前 ViewController 中末早，注冊(cè)了觀(guān)察者烟馅，點(diǎn)擊屏幕，改變被觀(guān)察對(duì)象 person1 的屬性值然磷。
2. 點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)按鈕郑趁，銷(xiāo)毀觀(guān)察者，此時(shí) self.observerPersonChange 為 nil姿搜。
3. 再次點(diǎn)擊屏幕寡润，此時(shí) Crash捆憎；

多次移除觀(guān)察者

Cannot remove an observer for the key path “age” from because it is not registered as an observer.

實(shí)際應(yīng)用

KVO主要用來(lái)做鍵值觀(guān)察操作，想要一個(gè)值發(fā)生改變后通知另一個(gè)對(duì)象梭纹，則用KVO實(shí)現(xiàn)最為合適躲惰。斯坦福大學(xué)的iOS教程中有一個(gè)很經(jīng)典的案例，通過(guò)KVO在Model和Controller之間進(jìn)行通信变抽。

MVC.jpg

KVO實(shí)現(xiàn)原理

KVO是通過(guò)isa 混寫(xiě)(isa-swizzling)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的(是不是一臉懵逼础拨？我第一次見(jiàn)和你一樣，你現(xiàn)在只需要知道這個(gè)技術(shù)就行了绍载，下面我會(huì)圖文并茂的給你講解到底是怎么回事诡宗。)。在運(yùn)行時(shí)根據(jù)原類(lèi)創(chuàng)建一個(gè)中間類(lèi)击儡，這個(gè)中間類(lèi)是原類(lèi)的子類(lèi)塔沃，并動(dòng)態(tài)修改當(dāng)前對(duì)象的isa指向中間類(lèi)。并且將class方法重寫(xiě)阳谍，返回原類(lèi)的Class芳悲。所以蘋(píng)果建議在開(kāi)發(fā)中不應(yīng)該依賴(lài)isa指針，而是通過(guò)class實(shí)例方法來(lái)獲取對(duì)象類(lèi)型边坤。

測(cè)試代碼

NSKeyValueObservingOptions option = NSKeyValueObservingOptionOld | NSKeyValueObservingOptionNew;
    
NSLog(@"person1添加KVO監(jiān)聽(tīng)對(duì)象之前-類(lèi)對(duì)象 -%@", object_getClass(self.person1));
NSLog(@"person1添加KVO監(jiān)聽(tīng)之前-方法實(shí)現(xiàn) -%p", [self.person1 methodForSelector:@selector(setAge:)]);
NSLog(@"person1添加KVO監(jiān)聽(tīng)之前-元類(lèi)對(duì)象 -%@", object_getClass(object_getClass(self.person1)));
    
[self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:option context:@"age chage"];
    
NSLog(@"person1添加KVO監(jiān)聽(tīng)對(duì)象之后-類(lèi)對(duì)象 -%@", object_getClass(self.person1));
NSLog(@"person1添加KVO監(jiān)聽(tīng)之后-方法實(shí)現(xiàn) -%p", [self.person1 methodForSelector:@selector(setAge:)]);
NSLog(@"person1添加KVO監(jiān)聽(tīng)之后-元類(lèi)對(duì)象 -%@", object_getClass(object_getClass(self.person1)));

//打印結(jié)果
KVO-test[1214:513029] person1添加KVO監(jiān)聽(tīng)對(duì)象之前-類(lèi)對(duì)象 -Person
KVO-test[1214:513029] person1添加KVO監(jiān)聽(tīng)之前-方法實(shí)現(xiàn) -0x100411470
KVO-test[1214:513029] person1添加KVO監(jiān)聽(tīng)之前-元類(lèi)對(duì)象 -Person
  
KVO-test[1214:513029] person1添加KVO監(jiān)聽(tīng)對(duì)象之后-類(lèi)對(duì)象 -NSKVONotifying_Person
KVO-test[1214:513029] person1添加KVO監(jiān)聽(tīng)之后-方法實(shí)現(xiàn) -0x10076c844
KVO-test[1214:513029] person1添加KVO監(jiān)聽(tīng)之后-元類(lèi)對(duì)象 -NSKVONotifying_Person
  
//通過(guò)地址查找方法
(lldb) p (IMP)0x10f24b470
(IMP) $0 = 0x000000010f24b470 (KVO-test`-[Person setAge:] at Person.h:15)
(lldb) p (IMP)0x10f5a6844
(IMP) $1 = 0x000000010f5a6844 (Foundation`_NSSetLongLongValueAndNotify)

• 通過(guò)測(cè)試代碼，我們添加KVO前后發(fā)生以下變化
  1. person指向的類(lèi)對(duì)象和元類(lèi)對(duì)象谅年，以及 setAge: 均發(fā)生了變化茧痒；
  2. 添加KVO后，person 中的 isa 指向了 NSKVONotifying_Person 類(lèi)對(duì)象融蹂；
  3. 添加 KVO 之后旺订，setAge: 的實(shí)現(xiàn)調(diào)用的是：Foundation 中 _NSSetLongLongValueAndNotify 方法；

發(fā)現(xiàn)中間對(duì)象

從上述測(cè)試代碼的結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)超燃，person 中的 isa 從開(kāi)始指向Person類(lèi)對(duì)象区拳，變成指向了 NSKVONotifying_Person 類(lèi)對(duì)象

• KVO會(huì)在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建一個(gè)新類(lèi)，將對(duì)象的isa指向新創(chuàng)建的類(lèi)意乓，新類(lèi)是原類(lèi)的子類(lèi)樱调，命名規(guī)則是NSKVONotifying_xxx的格式。

  1. 未使用KVO監(jiān)聽(tīng)對(duì)象是届良，對(duì)象和類(lèi)對(duì)象之間的關(guān)系如下

未使用KVO監(jiān)聽(tīng)對(duì)象.png

2. 使用KVO監(jiān)聽(tīng)對(duì)象后笆凌，對(duì)象和類(lèi)對(duì)象之間會(huì)添加一個(gè)中間對(duì)象

KVO生成中間對(duì)象.png

NSKVONotifying_Person類(lèi)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)

我們從上面兩張圖很清楚的看到添加KVO之前和KVO之后的變化，下面我們剖析一下這個(gè)中間類(lèi)NSKVONotifying_Person（這里是*通配符,它代表數(shù)據(jù)類(lèi)型士葫，例如：int乞而， longlong）

- (void)setAge:(int)age{
    _NSSet*ValueAndNotify();//這個(gè)方法調(diào)用順序是什么，它是在調(diào)用何處方法慢显，都在setter方法改變中詳解
}

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

- (void)dealloc {
    // 收尾工作
}

- (BOOL)_isKVOA {
    return YES;
}

• isa混寫(xiě)之后如何調(diào)用方法
  1. 調(diào)用監(jiān)聽(tīng)的屬性設(shè)置方法爪模，如 setAge:欠啤，都會(huì)先調(diào)用 NSKVONotify_Person 對(duì)應(yīng)的屬性設(shè)置方法；
  2. 調(diào)用非監(jiān)聽(tīng)屬性設(shè)置方法屋灌，如 test洁段，會(huì)通過(guò) NSKVONotify_Person 的 superclass，找到 Person 類(lèi)對(duì)象声滥，再調(diào)用其 [Person test] 方法
• 為什么重寫(xiě)class方法
  • 如果沒(méi)有重寫(xiě)class方法,當(dāng)該對(duì)象調(diào)用class方法時(shí),會(huì)在自己的方法緩存列表,方法列表,父類(lèi)緩存,方法列表一直向上去查找該方法,因?yàn)?code>class方法是NSObject中的方法,如果不重寫(xiě)最終可能會(huì)返回NSKVONotifying_Person,就會(huì)將該類(lèi)暴露出來(lái),也給開(kāi)發(fā)者造成困擾,寫(xiě)的是Person,添加KVO之后class方法返回怎么是另一個(gè)類(lèi)眉撵。
• _isKVOA有什么作用
  • 這個(gè)方法可以當(dāng)做使用了KVO的一個(gè)標(biāo)記，系統(tǒng)可能也是這么用的落塑。如果我們想判斷當(dāng)前類(lèi)是否是KVO動(dòng)態(tài)生成的類(lèi)纽疟，就可以從方法列表中搜索這個(gè)方法。

setter實(shí)現(xiàn)不同

• 在測(cè)試代碼中憾赁，我們已經(jīng)通過(guò)地址查找添加KVO前后調(diào)用的方法

• //通過(guò)地址查找方法
  //添加KVO之前
  (lldb) p (IMP)0x10f24b470
  (IMP) $0 = 0x000000010f24b470 (KVO-test`-[Person setAge:] at Person.h:15)
  //添加KVO之后
  (lldb) p (IMP)0x10f5a6844
  (IMP) $1 = 0x000000010f5a6844 (Foundation`_NSSetLongLongValueAndNotify)
  

  • 0x10f24b470這個(gè)地址的setAge:實(shí)現(xiàn)是調(diào)用Person類(lèi)的setAge:方法污朽，并且是在Person.h的第15行。
  • 而0x10f5a6844這個(gè)地址的setAge:實(shí)現(xiàn)是調(diào)用_NSSetIntValueAndNotify這樣一個(gè)C函數(shù)龙考。

KVO內(nèi)部調(diào)用流程

• 由于我們無(wú)法去窺探_NSSetIntValueAndNotify的真實(shí)結(jié)構(gòu)蟆肆，也無(wú)法去重寫(xiě)NSKVONotifying_Person這個(gè)類(lèi)，所以我們只能利用它的父類(lèi)Person類(lèi)來(lái)分析其執(zhí)行過(guò)程晦款。

  - (void)setAge:(int)age{
      _age = age;
      NSLog(@"setAge:");
  }
  
  - (void)willChangeValueForKey:(NSString *)key{
      [super willChangeValueForKey:key];
      NSLog(@"willChangeValueForKey");
  }
  
  - (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key{
      NSLog(@"didChangeValueForKey - begin");
      [super didChangeValueForKey:key];
      NSLog(@"didChangeValueForKey - end");
  }
  @end
    
  //打印結(jié)果
  KVO-test[1457:637227] willChangeValueForKey
  KVO-test[1457:637227] setAge:
  KVO-test[1457:637227] didChangeValueForKey - begin
  KVO-test[1457:637227] didChangeValueForKey - end
  KVO-test[1457:637227] willChangeValueForKey
  KVO-test[1457:637227] didChangeValueForKey - begin
  KVO-test[1457:637227] didChangeValueForKey - end
  

  • 通過(guò)打印結(jié)果炎功，我們可以清晰看到
    1. 首先調(diào)用willChangeValueForKey:方法。
    2. 然后調(diào)用setAge:方法真正的改變屬性的值缓溅。
    3. 開(kāi)始調(diào)用didChangeValueForKey:這個(gè)方法蛇损，調(diào)用[super didChangeValueForKey:key]時(shí)會(huì)通知監(jiān)聽(tīng)者屬性值已經(jīng)改變，然后監(jiān)聽(tīng)者執(zhí)行自己的- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context這個(gè)方法坛怪。

• 下面我用一張圖來(lái)展示KVO執(zhí)行流程

  image

KVO擴(kuò)展

1.KVC 與 KVO 的不同淤齐？

• KVC(鍵值編碼)，即 Key-Value Coding袜匿，一個(gè)非正式的 Protocol更啄，使用字符串(鍵)訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)對(duì)象實(shí)例變量的機(jī)制。而不是通過(guò)調(diào)用 Setter居灯、Getter 方法等顯式的存取方式去訪(fǎng)問(wèn)祭务。
• KVO(鍵值監(jiān)聽(tīng))，即 Key-Value Observing怪嫌，它提供一種機(jī)制,當(dāng)指定的對(duì)象的屬性被修改后,對(duì)象就會(huì)接受到通知待牵，前提是執(zhí)行了 setter 方法、或者使用了 KVC 賦值喇勋。

2.和 notification(通知)的區(qū)別缨该？

• KVO 和 NSNotificationCenter 都是 iOS 中觀(guān)察者模式的一種實(shí)現(xiàn)。區(qū)別在于川背，相對(duì)于被觀(guān)察者和觀(guān)察者之間的關(guān)系贰拿，KVO 是一對(duì)一的蛤袒，而不是一對(duì)多的。KVO 對(duì)被監(jiān)聽(tīng)對(duì)象無(wú)侵入性膨更，不需要修改其內(nèi)部代碼即可實(shí)現(xiàn)監(jiān)聽(tīng)妙真。
• notification 的優(yōu)點(diǎn)是監(jiān)聽(tīng)不局限于屬性的變化，還可以對(duì)多種多樣的狀態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)荚守，監(jiān)聽(tīng)范圍廣珍德，例如鍵盤(pán)、前后臺(tái)等系統(tǒng)通知的使用也更顯靈活方便矗漾。