簡述

本文主要是針對iOS通知機制的全面解析储玫，從接口到原理面面俱到岩睁。同時也解決了之前寫的文章阿里藕筋、字節(jié)：一套高效的iOS面試題中關(guān)于通知的問題翅雏，相信看完此文再也不怕面試官問我任何通知相關(guān)問題了

由于蘋果沒有對相關(guān)源碼開放圈驼，所以以GNUStep源碼為基礎(chǔ)進行研究，GNUStep雖然不是蘋果官方的源碼枚荣，但很具有參考意義碗脊，根據(jù)實現(xiàn)原理來猜測和實踐，更重要的還可以學(xué)習(xí)觀察者模式的架構(gòu)設(shè)計

問題列表

先把之前的問題列出來，詳細(xì)讀完本文之后衙伶，你會找到答案

實現(xiàn)原理（結(jié)構(gòu)設(shè)計祈坠、通知如何存儲的、name&observer&SEL之間的關(guān)系等）
通知的發(fā)送時同步的矢劲，還是異步的
NSNotificationCenter接受消息和發(fā)送消息是在一個線程里嗎赦拘？如何異步發(fā)送消息
NSNotificationQueue是異步還是同步發(fā)送？在哪個線程響應(yīng)
NSNotificationQueue和runloop的關(guān)系
如何保證通知接收的線程在主線程
頁面銷毀時不移除通知會崩潰嗎
多次添加同一個通知會是什么結(jié)果芬沉？多次移除通知呢
下面的方式能接收到通知嗎躺同？為什么

// 發(fā)送通知
[[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(handleNotification:) name:@"TestNotification" object:@1];
// 接收通知
[NSNotificationCenter.defaultCenter postNotificationName:@"TestNotification" object:nil];
復(fù)制代碼

關(guān)鍵類結(jié)構(gòu)

NSNotification

用于描述通知的類，一個NSNotification對象就包含了一條通知的信息丸逸，所以當(dāng)創(chuàng)建一個通知時通常包含如下屬性：

@interface NSNotification : NSObject <NSCopying, NSCoding>
...
/* Querying a Notification Object */

- (NSString*) name; // 通知的name
- (id) object; // 攜帶的對象
- (NSDictionary*) userInfo; // 配置信息

@end
復(fù)制代碼

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image.png

一般用于發(fā)送通知時使用交煞，常用api如下：

- (void)postNotification:(NSNotification *)notification;
復(fù)制代碼

NSNotificationCenter

這是個單例類咏窿，負(fù)責(zé)管理通知的創(chuàng)建和發(fā)送，屬于最核心的類了素征。而NSNotificationCenter類主要負(fù)責(zé)三件事

添加通知
發(fā)送通知
移除通知

核心API如下：

// 添加通知
- (void)addObserver:(id)observer selector:(SEL)aSelector name:(nullable NSNotificationName)aName object:(nullable id)anObject;
// 發(fā)送通知
- (void)postNotification:(NSNotification *)notification;
- (void)postNotificationName:(NSNotificationName)aName object:(nullable id)anObject;
- (void)postNotificationName:(NSNotificationName)aName object:(nullable id)anObject userInfo:(nullable NSDictionary *)aUserInfo;
// 刪除通知
- (void)removeObserver:(id)observer;

復(fù)制代碼

NSNotificationQueue

功能介紹

通知隊列集嵌，用于異步發(fā)送消息，這個異步并不是開啟線程御毅，而是把通知存到雙向鏈表實現(xiàn)的隊列里面根欧，等待某個時機觸發(fā)時調(diào)用NSNotificationCenter的發(fā)送接口進行發(fā)送通知，這么看NSNotificationQueue最終還是調(diào)用NSNotificationCenter進行消息的分發(fā)

另外NSNotificationQueue是依賴runloop的端蛆，所以如果線程的runloop未開啟則無效凤粗，至于為什么依賴runloop下面會解釋

NSNotificationQueue主要做了兩件事：

添加通知到隊列
刪除通知

核心API如下：

// 把通知添加到隊列中，NSPostingStyle是個枚舉今豆，下面會介紹
- (void)enqueueNotification:(NSNotification *)notification postingStyle:(NSPostingStyle)postingStyle;
// 刪除通知嫌拣，把滿足合并條件的通知從隊列中刪除
- (void)dequeueNotificationsMatching:(NSNotification *)notification coalesceMask:(NSUInteger)coalesceMask;

復(fù)制代碼

隊列的合并策略和發(fā)送時機

把通知添加到隊列等待發(fā)送柔袁，同時提供了一些附加條件供開發(fā)者選擇，如：什么時候發(fā)送通知异逐、如何合并通知等捶索，系統(tǒng)給了如下定義

// 表示通知的發(fā)送時機
typedef NS_ENUM(NSUInteger, NSPostingStyle) {
    NSPostWhenIdle = 1, // runloop空閑時發(fā)送通知
    NSPostASAP = 2, // 盡快發(fā)送，這種情況稍微復(fù)雜灰瞻，這種時機是穿插在每次事件完成期間來做的
    NSPostNow = 3 // 立刻發(fā)送或者合并通知完成之后發(fā)送
};
// 通知合并的策略腥例，有些時候同名通知只想存在一個，這時候就可以用到它了
typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, NSNotificationCoalescing) {
    NSNotificationNoCoalescing = 0, // 默認(rèn)不合并
    NSNotificationCoalescingOnName = 1, // 只要name相同酝润，就認(rèn)為是相同通知
    NSNotificationCoalescingOnSender = 2  // object相同
};
復(fù)制代碼

GSNotificationObserver

這個類是GNUStep源碼中定義的燎竖，它的作用是代理觀察者，主要用來實現(xiàn)接口：addObserverForName：object: queue: usingBlock:時用到要销，即要實現(xiàn)在指定隊列回調(diào)block底瓣，那么GSNotificationObserver對象保存了queue和block信息，并且作為觀察者注冊到通知中心蕉陋，等到接收通知時觸發(fā)了響應(yīng)方法捐凭，并在響應(yīng)方法中把block拋到指定queue中執(zhí)行，定義如下：

@implementation GSNotificationObserver
{
    NSOperationQueue *_queue; // 保存?zhèn)魅氲年犃?    GSNotificationBlock _block; // 保存?zhèn)魅氲腷lock
}
- (id) initWithQueue: (NSOperationQueue *)queue 
               block: (GSNotificationBlock)block
{
......初始化操作
}

- (void) dealloc
{
....
}
// 響應(yīng)接收通知的方法凳鬓，并在指定隊列中執(zhí)行block
- (void) didReceiveNotification: (NSNotification *)notif
{
    if (_queue != nil)
    {
        GSNotificationBlockOperation *op = [[GSNotificationBlockOperation alloc] 
            initWithNotification: notif block: _block];

        [_queue addOperation: op];
    }
    else
    {
        CALL_BLOCK(_block, notif);
    }
}

@end
復(fù)制代碼

存儲容器

上面介紹了一些類的功能茁肠，但是要想實現(xiàn)通知中心的邏輯必須設(shè)計一套合理的存儲結(jié)構(gòu)，對于通知的存儲基本上圍繞下面幾個結(jié)構(gòu)體來做（大致了解下缩举，后面章節(jié)會用到）垦梆，后面會詳細(xì)介紹具體邏輯的

// 根容器，NSNotificationCenter持有
typedef struct NCTbl {
  Observation       *wildcard;  /* 鏈表結(jié)構(gòu)仅孩，保存既沒有name也沒有object的通知 */
  GSIMapTable       nameless;   /* 存儲沒有name但是有object的通知 */
  GSIMapTable       named;      /* 存儲帶有name的通知托猩，不管有沒有object  */
    ...
} NCTable;

// Observation 存儲觀察者和響應(yīng)結(jié)構(gòu)體，基本的存儲單元
typedef struct  Obs {
  id        observer;   /* 觀察者辽慕，接收通知的對象  */
  SEL       selector;   /* 響應(yīng)方法     */
  struct Obs    *next;      /* Next item in linked list.    */
  ...
} Observation;

復(fù)制代碼

注冊通知

正式開始“注冊通知”的深入研究京腥，注冊通知有幾個常用方法，但只需要研究典型的一兩個就夠了溅蛉，原理都是一樣的

目前只介紹NSNotificationCenter的注冊流程公浪，NSNotificationQueue的方式在下面章節(jié)單獨拎出來解釋

接口1

直接看源碼（精簡版便于理解）

/*
observer：觀察者，即通知的接收者
selector：接收到通知時的響應(yīng)方法
name: 通知name
object：攜帶對象
*/
- (void) addObserver: (id)observer
            selector: (SEL)selector
                name: (NSString*)name 
                object: (id)object {
  // 前置條件判斷
  ......

  // 創(chuàng)建一個observation對象船侧，持有觀察者和SEL欠气，下面進行的所有邏輯就是為了存儲它
  o = obsNew(TABLE, selector, observer);

/*======= case1： 如果name存在 =======*/
  if (name) {
    //-------- NAMED是個宏，表示名為named字典镜撩。以name為key预柒，從named表中獲取對應(yīng)的mapTable
      n = GSIMapNodeForKey(NAMED, (GSIMapKey)(id)name);
      if (n == 0) { // 不存在，則創(chuàng)建 
          m = mapNew(TABLE); // 先取緩存，如果緩存沒有則新建一個map
          GSIMapAddPair(NAMED, (GSIMapKey)(id)name, (GSIMapVal)(void*)m);
          ...
      }
      else { // 存在則把值取出來 賦值給m
          m = (GSIMapTable)n->value.ptr;
      }
    //-------- 以object為key宜鸯，從字典m中取出對應(yīng)的value人灼，其實value被MapNode的結(jié)構(gòu)包裝了一層，這里不追究細(xì)節(jié)
      n = GSIMapNodeForSimpleKey(m, (GSIMapKey)object);
      if (n == 0) {// 不存在顾翼，則創(chuàng)建 
          o->next = ENDOBS;
          GSIMapAddPair(m, (GSIMapKey)object, (GSIMapVal)o);
      }
      else {
          list = (Observation*)n->value.ptr;
          o->next = list->next;
          list->next = o;
      }
    }
/*======= case2：如果name為空投放，但object不為空 =======*/
  else if (object) {
    // 以object為key，從nameless字典中取出對應(yīng)的value适贸，value是個鏈表結(jié)構(gòu)
      n = GSIMapNodeForSimpleKey(NAMELESS, (GSIMapKey)object);
      // 不存在則新建鏈表灸芳，并存到map中
      if (n == 0) { 
          o->next = ENDOBS;
          GSIMapAddPair(NAMELESS, (GSIMapKey)object, (GSIMapVal)o);
      }
      else { // 存在 則把值接到鏈表的節(jié)點上
        ...
      }
    }
/*======= case3：name 和 object 都為空 則存儲到wildcard鏈表中 =======*/
  else {
      o->next = WILDCARD;
      WILDCARD = o;
  }
}
復(fù)制代碼

邏輯說明

從上面介紹的存儲容器中我們了解到NCTable結(jié)構(gòu)體中核心的三個變量以及功能：wildcard、named拜姿、nameless烙样，在源碼中直接用宏定義表示了：WILDCARD、NAMELESS蕊肥、NAMED谒获，下面邏輯會用到

建議如果看文字說明覺得復(fù)雜不好理解，就看看下節(jié)介紹的存儲關(guān)系圖

case1: 存在`name`（無論object是否存在）

注冊通知壁却，如果通知的name存在批狱，則以name為key從named字典中取出值n(這個n其實被MapNode包裝了一層，便于理解這里直接認(rèn)為沒有包裝)展东，這個n還是個字典赔硫，各種判空新建邏輯不討論
然后以object為key，從字典n中取出對應(yīng)的值盐肃，這個值就是Observation類型(后面簡稱obs)的鏈表爪膊，然后把剛開始創(chuàng)建的obs對象o存儲進去

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系圖

這里就回答了上述問題列表的問題1的一部分，現(xiàn)在梳理下存儲關(guān)系

如果注冊通知時傳入name砸王，那么會是一個雙層的存儲結(jié)構(gòu)

找到NCTable中的named表推盛，這個表存儲了還有name的通知
以name作為key，找到value谦铃，這個value依然是一個map
map的結(jié)構(gòu)是以object作為key耘成，obs對象為value，這個obs對象的結(jié)構(gòu)上面已經(jīng)解釋荷辕，主要存儲了observer & SEL

case2: 只存在object

以object為key凿跳，從nameless字典中取出value，此value是個obs類型的鏈表
把創(chuàng)建的obs類型的對象o存儲到鏈表中

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系圖

只存在object時存儲只有一層疮方，那就是object和obs對象之間的映射

case3: 沒有name和object

這種情況直接把obs對象存放在了Observation *wildcard 鏈表結(jié)構(gòu)中

接口2

源碼

接口功能： 此接口實現(xiàn)的功能是在接收到通知時，在指定隊列queue執(zhí)行block

// 這個api使用頻率較低茧彤，怎么實現(xiàn)在指定隊列回調(diào)block的骡显，值得研究
- (id) addObserverForName: (NSString *)name 
                   object: (id)object 
                    queue: (NSOperationQueue *)queue 
               usingBlock: (GSNotificationBlock)block
{
    // 創(chuàng)建一個臨時觀察者
    GSNotificationObserver *observer = 
        [[GSNotificationObserver alloc] initWithQueue: queue block: block];
    // 調(diào)用了接口1的注冊方法
    [self addObserver: observer 
             selector: @selector(didReceiveNotification:) 
                 name: name 
               object: object];

    return observer;
}
復(fù)制代碼

邏輯說明

這個接口依賴于接口1，只是多了一層代理觀察者GSNotificationObserver，在關(guān)鍵類結(jié)構(gòu)中已經(jīng)介紹了它惫谤，設(shè)計思路值得學(xué)習(xí)

創(chuàng)建一個GSNotificationObserver類型的對象observer壁顶，并把queue和block保存下來
調(diào)用接口1進行通知的注冊
接收到通知時會響應(yīng)observer的didReceiveNotification:方法，然后在didReceiveNotification:中把block拋給指定的queue去執(zhí)行

小結(jié)

從上述介紹可以總結(jié)溜歪，存儲是以name和object為維度的若专，即判定是不是同一個通知要從name和object區(qū)分，如果他們都相同則認(rèn)為是同一個通知蝴猪，后面包括查找邏輯调衰、刪除邏輯都是以這兩個為維度的，問題列表中的第九題也迎刃而解了
理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計是整個通知機制的核心自阱，其他功能只是在此基礎(chǔ)上擴展了一些邏輯
存儲過程并沒有做去重操作嚎莉，這也解釋了為什么同一個通知注冊多次則響應(yīng)多次

發(fā)送通知

源碼

發(fā)送通知的核心邏輯比較簡單，基本上就是查找和調(diào)用響應(yīng)方法沛豌，核心函數(shù)如下

// 發(fā)送通知
- (void) postNotificationName: (NSString*)name
               object: (id)object
             userInfo: (NSDictionary*)info
{
// 構(gòu)造一個GSNotification對象趋箩， GSNotification繼承了NSNotification
  GSNotification    *notification;
  notification = (id)NSAllocateObject(concrete, 0, NSDefaultMallocZone());
  notification->_name = [name copyWithZone: [self zone]];
  notification->_object = [object retain];
  notification->_info = [info retain];

  // 進行發(fā)送操作
  [self _postAndRelease: notification];
}
//發(fā)送通知的核心函數(shù)，主要做了三件事：查找通知加派、發(fā)送叫确、釋放資源
- (void) _postAndRelease: (NSNotification*)notification {
    //step1: 從named、nameless芍锦、wildcard表中查找對應(yīng)的通知
    ...
    //step2：執(zhí)行發(fā)送启妹，即調(diào)用performSelector執(zhí)行響應(yīng)方法，從這里可以看出是同步的
    [o->observer performSelector: o->selector
                    withObject: notification];
    //step3: 釋放資源
    RELEASE(notification);
}

復(fù)制代碼

邏輯說明

其實上述代碼注釋說的很清晰了醉旦，主要做了三件事

通過name & object 查找到所有的obs對象(保存了observer和sel)饶米，放到數(shù)組中
通過performSelector：逐一調(diào)用sel，這是個同步操作
釋放notification對象

小結(jié)

從源碼邏輯可以看出發(fā)送過程的概述：從三個存儲容器中：named车胡、nameless檬输、wildcard去查找對應(yīng)的obs對象，然后通過performSelector：逐一調(diào)用響應(yīng)方法匈棘，這就完成了發(fā)送流程

核心點：

同步發(fā)送
遍歷所有列表丧慈，即注冊多次通知就會響應(yīng)多次

刪除通知

這里源碼太長而且基本上都是查找刪除邏輯，不一一列舉主卫，感興趣的去下載源碼看下吧
要注意的點：

查找時仍然以name和object為維度的逃默，再加上observer做區(qū)分
因為查找時做了這個鏈表的遍歷，所以刪除時會把重復(fù)的通知全都刪除掉

// 刪除已經(jīng)注冊的通知
- (void) removeObserver: (id)observer
           name: (NSString*)name
                 object: (id)object {
  if (name == nil && object == nil && observer == nil)
      return;
      ...
}

- (void) removeObserver: (id)observer
{
  if (observer == nil)
    return;

  [self removeObserver: observer name: nil object: nil];
}
復(fù)制代碼

異步通知

上面介紹的NSNotificationCenter都是同步發(fā)送的簇搅，而這里介紹關(guān)于NSNotificationQueue的異步發(fā)送完域，從線程的角度看并不是真正的異步發(fā)送，或可稱為延時發(fā)送瘩将，它是利用了runloop的時機來觸發(fā)的

入隊

下面為精簡版的源碼吟税，看源碼的注釋凹耙，基本上能明白大致邏輯

根據(jù)coalesceMask參數(shù)判斷是否合并通知
接著根據(jù)postingStyle參數(shù)，判斷通知發(fā)送的時機肠仪，如果不是立即發(fā)送則把通知加入到隊列中：_asapQueue肖抱、_idleQueue

核心點：

隊列是雙向鏈表實現(xiàn)
當(dāng)postingStyle值是立即發(fā)送時，調(diào)用的是NSNotificationCenter進行發(fā)送的异旧，所以NSNotificationQueue還是依賴NSNotificationCenter進行發(fā)送

/*
* 把要發(fā)送的通知添加到隊列意述，等待發(fā)送
* NSPostingStyle 和 coalesceMask在上面的類結(jié)構(gòu)中有介紹
* modes這個就和runloop有關(guān)了，指的是runloop的mode
*/ 
- (void) enqueueNotification: (NSNotification*)notification
        postingStyle: (NSPostingStyle)postingStyle
        coalesceMask: (NSUInteger)coalesceMask
            forModes: (NSArray*)modes
{
    ......
  // 判斷是否需要合并通知
  if (coalesceMask != NSNotificationNoCoalescing) {
      [self dequeueNotificationsMatching: notification
                coalesceMask: coalesceMask];
  }
  switch (postingStyle) {
      case NSPostNow: {
        ...
        // 如果是立馬發(fā)送吮蛹，則調(diào)用NSNotificationCenter進行發(fā)送
         [_center postNotification: notification];
         break;
      }
      case NSPostASAP:
        // 添加到_asapQueue隊列荤崇，等待發(fā)送
        add_to_queue(_asapQueue, notification, modes, _zone);
        break;

      case NSPostWhenIdle:
        // 添加到_idleQueue隊列，等待發(fā)送
        add_to_queue(_idleQueue, notification, modes, _zone);
        break;
    }
}
復(fù)制代碼

發(fā)送通知

這里截取了發(fā)送通知的核心代碼匹涮，這個發(fā)送通知邏輯如下：

runloop觸發(fā)某個時機天试，調(diào)用GSPrivateNotifyASAP()和GSPrivateNotifyIdle()方法，這兩個方法最終都調(diào)用了notify()方法
notify()所做的事情就是調(diào)用NSNotificationCenter的postNotification:進行發(fā)送通知

static void notify(NSNotificationCenter *center, 
                   NSNotificationQueueList *list,
                   NSString *mode, NSZone *zone)
{
    ......
    // 循環(huán)遍歷發(fā)送通知
    for (pos = 0; pos < len; pos++)
    {
      NSNotification    *n = (NSNotification*)ptr[pos];

      [center postNotification: n];
      RELEASE(n);
    }
    ......  
}
// 發(fā)送_asapQueue中的通知
void GSPrivateNotifyASAP(NSString *mode)
{
    notify(item->queue->_center,
        item->queue->_asapQueue,
        mode,
        item->queue->_zone);
}
// 發(fā)送_idleQueue中的通知
void GSPrivateNotifyIdle(NSString *mode)
{
    notify(item->queue->_center,
        item->queue->_idleQueue,
        mode,
        item->queue->_zone);
}

復(fù)制代碼

小結(jié)

對于NSNotificationQueue總結(jié)如下

依賴runloop然低，所以如果在其他子線程使用NSNotificationQueue喜每，需要開啟runloop
最終還是通過NSNotificationCenter進行發(fā)送通知，所以這個角度講它還是同步的
所謂異步雳攘，指的是非實時發(fā)送而是在合適的時機發(fā)送带兜，并沒有開啟異步線程

主線程響應(yīng)通知

異步線程發(fā)送通知則響應(yīng)函數(shù)也是在異步線程，如果執(zhí)行UI刷新相關(guān)的話就會出問題吨灭，那么如何保證在主線程響應(yīng)通知呢刚照？

其實也是比較常見的問題了，基本上解決方式如下幾種：

使用addObserverForName: object: queue: usingBlock方法注冊通知喧兄，指定在mainqueue上響應(yīng)block
在主線程注冊一個machPort无畔，它是用來做線程通信的，當(dāng)在異步線程收到通知吠冤，然后給machPort發(fā)送消息浑彰，這樣肯定是在主線程處理的，具體用法去網(wǎng)上資料很多拯辙，蘋果官網(wǎng)也有

總結(jié)

本文寫的內(nèi)容比較多郭变，以GNUStep源碼為基礎(chǔ)進行研究，全面闡述了通知的存儲涯保、發(fā)送碗旅、異步發(fā)送等原理曙搬，對研究學(xué)習(xí)有很大幫助

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‘iOS開發(fā)’幫你全解iOS通知機制（輕松過面）

‘iOS開發(fā)’幫你全解iOS通知機制（輕松過面）

簡述

問題列表

關(guān)鍵類結(jié)構(gòu)

NSNotification

提供逆向安防业扒、Swift检吆、算法、架構(gòu)設(shè)計程储、多線程蹭沛，網(wǎng)絡(luò)進階，還有底層虱肄、音視頻致板、Flutter等資料

NSNotificationCenter

NSNotificationQueue

功能介紹

隊列的合并策略和發(fā)送時機

GSNotificationObserver

存儲容器

注冊通知

接口1

直接看源碼（精簡版便于理解）

邏輯說明

case1: 存在`name`（無論object是否存在）

case2: 只存在object

case3: 沒有name和object

接口2

源碼

邏輯說明

小結(jié)

發(fā)送通知

源碼

邏輯說明

小結(jié)

刪除通知

異步通知

入隊

發(fā)送通知

小結(jié)

主線程響應(yīng)通知

總結(jié)

‘iOS開發(fā)’幫你全解iOS通知機制（輕松過面）

簡述

問題列表

關(guān)鍵類結(jié)構(gòu)

NSNotification

提供逆向安防业扒、Swift检吆、算法、架構(gòu)設(shè)計程储、多線程蹭沛，網(wǎng)絡(luò)進階，還有底層虱肄、音視頻致板、Flutter等資料

NSNotificationCenter

NSNotificationQueue

功能介紹

隊列的合并策略和發(fā)送時機

GSNotificationObserver

存儲容器

注冊通知

接口1

直接看源碼（精簡版便于理解）

邏輯說明

case1: 存在name（無論object是否存在）

case2: 只存在object

case3: 沒有name和object

接口2

源碼

邏輯說明

小結(jié)

發(fā)送通知

源碼

邏輯說明

小結(jié)

刪除通知

異步通知

入隊

發(fā)送通知

小結(jié)

主線程響應(yīng)通知

總結(jié)

case1: 存在`name`（無論object是否存在）