iOS--OC底層原理文章匯總

KVO(Key-Value Observing)——鍵值觀察，它是一種機(jī)制湃鹊，它允許將其他對(duì)象的指定屬性的更改，通知給另一個(gè)對(duì)象镣奋。KVO蘋(píng)果文檔

關(guān)于KVO如何創(chuàng)建使用币呵，大致分為三個(gè)步驟：

使用步驟

注冊(cè)觀察者

• 使用方法將觀察者注冊(cè)到觀察對(duì)象addObserver:forKeyPath:options:context:。

// 定義兩個(gè)上下文
static void *PersonAccountBalanceContext = &PersonAccountBalanceContext;
static void *PersonAccountInterestRateContext = &PersonAccountInterestRateContext;

- (void)registerAsObserverForAccount:(Account*)account {
 
    [account addObserver:self
              forKeyPath:@"balance"
                 options:(NSKeyValueObservingOptionNew |
                          NSKeyValueObservingOptionOld)
                 context:PersonAccountBalanceContext];
 
    [account addObserver:self
              forKeyPath:@"interestRate"
                 options:(NSKeyValueObservingOptionNew |
                          NSKeyValueObservingOptionOld)
                  context:PersonAccountInterestRateContext];
}

options 是一個(gè)枚舉侨颈，包含了以下四個(gè)值：
NSKeyValueObservingOptionNew：觀察更改后的值余赢；
NSKeyValueObservingOptionOld：觀察更改前的值；
NSKeyValueObservingOptionInitial：觀察最初的值（在注冊(cè)觀察服務(wù)時(shí)會(huì)調(diào)用一次觸發(fā)方法）哈垢；
NSKeyValueObservingOptionPrior：分別在值修改前后觸發(fā)方法（即一次修改有兩次觸發(fā)）

context：上下文妻柒，包含任意數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將在相應(yīng)的更改通知中傳遞回觀察者耘分【偎可以指定NULL并完全依賴(lài)KeyPath字符串來(lái)確定更改通知的來(lái)源绑警，但是這種方法可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)象的父類(lèi)由于不同的原因而觀察到相同的鍵路徑，從而導(dǎo)致問(wèn)題央渣。

一種更安全待秃，更可擴(kuò)展的方法是使用上下文確保您收到的通知是發(fā)給觀察者的，而不是超類(lèi)的痹屹。在類(lèi)中定義唯一命名的靜態(tài)變量的地址章郁，就滿足了良好的上下文條件。在父類(lèi)或子類(lèi)中以類(lèi)似方式選擇的上下文不太可能重疊志衍∨可以為整個(gè)類(lèi)選擇一個(gè)上下文，然后依靠通知消息中的KeyPath字符串來(lái)確定更改的內(nèi)容楼肪。另外培廓，可以為每個(gè)觀察到的鍵路徑創(chuàng)建一個(gè)不同的上下文，從而完全不需要進(jìn)行字符串比較春叫，從而可以更有效地進(jìn)行通知解析肩钠。上面示例中顯示了以這種方式選擇的balance和interestRate屬性的示例上下文。

接受變更通知

• 在觀察者內(nèi)部實(shí)現(xiàn)observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:以接受更改通知消息暂殖。

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath
                      ofObject:(id)object
                        change:(NSDictionary *)change
                       context:(void *)context {
 
    if (context == PersonAccountBalanceContext) {
        // Do something with the balance…
 
    } else if (context == PersonAccountInterestRateContext) {
        // Do something with the interest rate…
 
    } else {
        // Any unrecognized context must belong to super
        [super observeValueForKeyPath:keyPath
                             ofObject:object
                               change:change
                               context:context];
    }
}

當(dāng)對(duì)象的觀察屬性的值更改時(shí)价匠，觀察者會(huì)收到一條observeValueForKeyPath:ofObject:change:context: 消息。所有觀察者都必須實(shí)現(xiàn)此方法呛每。

移除觀察者

• 當(dāng)觀察者不再應(yīng)接收消息時(shí)踩窖，使用該方法removeObserver:forKeyPath:注銷(xiāo)觀察者。至少在觀察者從內(nèi)存釋放之前調(diào)用注銷(xiāo)方法晨横，否則會(huì)導(dǎo)致奔潰洋腮。

- (void)unregisterAsObserverForAccount:(Account*)account {
    [account removeObserver:self
                 forKeyPath:@"balance"
                    context:PersonAccountBalanceContext];
 
    [account removeObserver:self
                 forKeyPath:@"interestRate"
                    context:PersonAccountInterestRateContext];
}

注銷(xiāo)觀察者

典型的使用場(chǎng)景是在觀察者初始化期間（例如，在init或viewDidLoad）注冊(cè)為觀察者手形，在釋放過(guò)程中（通常在中dealloc）解除注冊(cè)啥供，以確保成對(duì)和有序地添加和刪除消息，并確保觀察者在從內(nèi)存中釋放之前被取消注冊(cè)库糠。
如果注冊(cè)了觀察者未注銷(xiāo)伙狐，當(dāng)再次進(jìn)入觀察者界面時(shí)，會(huì)再次注冊(cè)KVO觀察者曼玩，導(dǎo)致KVO觀察的重復(fù)注冊(cè)鳞骤，而第一次的通知對(duì)象還在內(nèi)存中，沒(méi)有進(jìn)行釋放黍判。如果此時(shí)接收到了屬性值變化的通知豫尽，會(huì)出現(xiàn)找不到原有的通知對(duì)象，只能找到現(xiàn)有的通知對(duì)象顷帖，即第二次KVO注冊(cè)的觀察者美旧，將會(huì)導(dǎo)致類(lèi)似野指針的崩潰渤滞，可理解為一直保持著一個(gè)野通知，且一直在監(jiān)聽(tīng)榴嗅。

問(wèn)：多次添加注冊(cè)未注銷(xiāo)會(huì)不會(huì)造成循環(huán)引用妄呕？不會(huì)，因?yàn)?code>observer在底層的字符串是weak修飾,所以不會(huì)導(dǎo)致循環(huán)引用嗽测。

自動(dòng) & 手動(dòng)變更通知

自動(dòng)變更通知

NSObject提供自動(dòng)的鍵值更改通知的基本實(shí)現(xiàn)绪励。自動(dòng)鍵值更改通知將使用鍵值兼容訪問(wèn)器(setName)以及鍵值編碼方法(setValue:forKey:)進(jìn)行的更改通知給觀察者。由mutableArrayValueForKey：返回的收集代理對(duì)象也支持自動(dòng)通知唠粥。
以下顯示的示例使該屬性的所有觀察者都name收到有關(guān)更改的通知疏魏。

// 使用setter方法直接設(shè)置
[account setName:@"Savings"];
// 使用kvc設(shè)置name
[account setValue:@"Savings" forKey:@"name"];
 
// 使用keypath 設(shè)置document的name
[document setValue:@"Savings" forKeyPath:@"account.name"];
 
// 使用 mutableArrayValueForKey: to retrieve a relationship proxy object.
NSArray * arrayTrans = @{@"1001",@"1002"};
NSMutableArray *transactions = [account mutableArrayValueForKey:@"transactions"];
[transactions addObject: arrayTrans];

手動(dòng)變更通知

這是切換手動(dòng)or自動(dòng)的方法，默認(rèn)YES即為自動(dòng)變更通知晤愧，這里可以判斷theKey來(lái)控制是否手動(dòng)變更通知大莫。

+ (BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)theKey {
    
    BOOL automatic = NO;
    if ([theKey isEqualToString:@"balance"]) {
        automatic = NO;
    }
    else {
        automatic = [super automaticallyNotifiesObserversForKey:theKey];
    }
    return automatic;
}

要實(shí)現(xiàn)手動(dòng)觀察者通知，在willChangeValueForKey:更改值之前和didChangeValueForKey:更改值之后調(diào)用官份。如下實(shí)現(xiàn)了該balance屬性的手動(dòng)通知,首先檢查值是否已更改來(lái)最大程度地減少發(fā)送不必要的通知只厘。如下balance則可以實(shí)現(xiàn)僅在通知已更改時(shí)才提供通知。

- (void)setBalance:(double)theBalance {
    if (theBalance != _balance) {
        [self willChangeValueForKey:@"balance"];
        _balance = theBalance;
        [self didChangeValueForKey:@"balance"];
    }
}

如果一次操作多個(gè)更改時(shí)舅巷，就需要嵌套了多個(gè)鍵的更改通知羔味，如下

- (void)setBalance:(double)theBalance {
    [self willChangeValueForKey:@"balance"];
    [self willChangeValueForKey:@"itemChanged"];
    _balance = theBalance;
    _itemChanged = _itemChanged+1;
    [self didChangeValueForKey:@"itemChanged"];
    [self didChangeValueForKey:@"balance"];
}

如果是有序的一對(duì)多關(guān)系，不僅必須指定已更改的鍵悄谐，還必須指定更改的類(lèi)型和所涉及對(duì)象的索引介评。NSKeyValueChange類(lèi)型變化的有：NSKeyValueChangeInsertion，NSKeyValueChangeRemoval或NSKeyValueChangeReplacement爬舰。受影響對(duì)象的索引作為NSIndexSet對(duì)象傳遞。

- (void)removeTransactionsAtIndexes:(NSIndexSet *)indexes {
    [self willChange:NSKeyValueChangeRemoval
        valuesAtIndexes:indexes forKey:@"transactions"];
 
    // 刪除指定索引的事務(wù)對(duì)象寒瓦。
 
    [self didChange:NSKeyValueChangeRemoval
        valuesAtIndexes:indexes forKey:@"transactions"];
}

觀察多屬性變化

注冊(cè)一個(gè)觀察者情屹，觀察多個(gè)屬性的變化。舉例：有一個(gè)我下載進(jìn)度杂腰，每次點(diǎn)擊屏幕觸發(fā)屬性值增加垃你，觀察currentData，totalData的變化喂很，利用keyPathsForValuesAffectingValueForKey通過(guò)keyPath拼接的方式觀察兩個(gè)屬性值的變化惜颇，當(dāng)觀察到變化的值后，打印出變化后的值少辣。

//1凌摄、觀察一個(gè)數(shù)組 ,數(shù)組包含兩個(gè)屬性：currentData totalData
// ---Person.m---
+ (NSSet<NSString *> *)keyPathsForValuesAffectingValueForKey:(NSString *)key{
    
    NSSet *keyPaths = [super keyPathsForValuesAffectingValueForKey:key];
    if ([key isEqualToString:@"downloadProgress"]) {
        NSArray *affectingKeys = @[@"totalData", @"currentData"];
        keyPaths = [keyPaths setByAddingObjectsFromArray:affectingKeys];
    }
    return keyPaths;
}
// 更改下載進(jìn)度數(shù)值
- (NSString *)downloadProgress{
    if (self.writtenData == 0) {
        self.writtenData = 10;
    }
    if (self.totalData == 0) {
        self.totalData = 100;
    }
    return [[NSString alloc] initWithFormat:@"%f",1.0f*self.writtenData/self.totalData];
}


// ----ViewController.m----

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
  //2、注冊(cè)KVO觀察
  [self.person addObserver:self forKeyPath:@"downloadProgress" options:(NSKeyValueObservingOptionNew) context:NULL];
}
//3漓帅、觸發(fā)屬性值增加
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    self.person.currentData += 10;
    self.person.totalData  += 1;
}
//4锨亏、收到變更通知
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
    NSLog(@"%@",change);
}
//4痴怨、移除觀察者
- (void)dealloc{
    [self.person removeObserver:self forKeyPath:@"downloadProgress"];
}

觀察可變數(shù)組

觀察可變數(shù)組類(lèi)型，用到的是mutableArrayValueForKey ormutableArrayValueForKeyPath.

// 1器予、注冊(cè)可變數(shù)組KVO觀察者
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.account.dateArray = [NSMutableArray arrayWithCapacity:10];
    [self.account addObserver:self forKeyPath:@"dateArray" options:(NSKeyValueObservingOptionNew) context:NULL];
}
// 2浪藻、接收變更通知
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
    NSLog(@"%@",change);
}

// 3、移除觀察者
- (void)dealloc{
  [self.account removeObserver:self forKeyPath:@"dateArray"];
}

// 4乾翔、給數(shù)組添加數(shù)據(jù)
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    // 
    [[self.person mutableArrayValueForKey:@"dateArray"] addObject:@"1"];
}

KVO觀察屬性爱葵，不觀察成員變量

定義一個(gè)類(lèi)，分別觀察其屬性name和成員變量nickeName的變化

    self.account = [[Account alloc] init];
    [self.account addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:NULL];
    [self.account addObserver:self forKeyPath:@"nickName" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:NULL];

觸發(fā)對(duì)屬性和成員變量的賦值反浓，執(zhí)行結(jié)果如下：

觀察屬性vs成員

中間類(lèi)

蘋(píng)果關(guān)于KVO實(shí)現(xiàn)的的解釋

KVO實(shí)現(xiàn)解釋

1. 自動(dòng)鍵值觀察是使用是基于isa-swizzling（指針裝換）的技術(shù)實(shí)現(xiàn)的巧婶。
2. 該isa指針乾颁，顧名思義，指向?qū)ο蟮念?lèi)艺栈，它保持一個(gè)調(diào)度表英岭。該調(diào)度表實(shí)質(zhì)上包含指向該類(lèi)實(shí)現(xiàn)的方法的指針以及其他數(shù)據(jù)。
3. 在為對(duì)象的屬性注冊(cè)觀察者時(shí)湿右，將修改觀察對(duì)象的isa指針诅妹，它指向了中間類(lèi)而不是真實(shí)類(lèi)。因此毅人，isa指針的值不一定反映實(shí)例的實(shí)際類(lèi)吭狡。
4. 不要依靠isa指針來(lái)確定類(lèi)的成員變量。相反丈莺，應(yīng)該使用該類(lèi)方法確定對(duì)象實(shí)例的類(lèi)划煮。

中間類(lèi)的產(chǎn)生

根據(jù)這段文字描述，isa指針在為對(duì)象的屬性注冊(cè)觀察者時(shí)缔俄，觀察對(duì)象的isa指針會(huì)發(fā)生改邊弛秋，指向了一個(gè)中間類(lèi)±兀可以做一個(gè)簡(jiǎn)單的探究蟹略。

以觀察剛才的account對(duì)象屬性name為例，探究在添加觀察者之后類(lèi)是否發(fā)生了變化

產(chǎn)生了一個(gè)中間類(lèi)

中間類(lèi)是否為子類(lèi)？

不禁好奇這個(gè)NSKVONotifying_Account中間類(lèi)是怎樣一個(gè)存在空闲，是否為Account的子類(lèi)呢令杈？可以試著打印account對(duì)象的類(lèi)探究下

// ---------------
    self.account = [[Account alloc] init];
    [self printClasses:self.account.class];
    [self.account addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:NULL];
    [self printClasses:self.account.class];
//  ---------------

#pragma mark - 遍歷類(lèi)以及子類(lèi)
- (void)printClasses:(Class)cls{
    // 注冊(cè)類(lèi)的總數(shù)
    int count = objc_getClassList(NULL, 0);
    // 創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組， 其中包含給定對(duì)象
    NSMutableArray *mArray = [NSMutableArray arrayWithObject:cls];
    // 獲取所有已注冊(cè)的類(lèi)
    Class* classes = (Class*)malloc(sizeof(Class)*count);
    objc_getClassList(classes, count);
    for (int i = 0; i<count; i++) {
        if (cls == class_getSuperclass(classes[i])) {
            [mArray addObject:classes[I]];
        }
    }
    free(classes);
    NSLog(@"classes = %@", mArray);
}

打印之

中間類(lèi)是Account的子類(lèi)

中間類(lèi)的方法

接下來(lái)逗噩，順藤摸瓜，可以探究下中間類(lèi)中有什么方法跌榔？
定義一個(gè)打印方法列表的方法

#pragma mark - 遍歷方法-ivar-property
- (void)printClassAllMethod:(Class)cls{
    unsigned int count = 0;
    Method *methodList = class_copyMethodList(cls, &count);
    for (int i = 0; i<count; i++) {
        Method method = methodList[I];
        SEL sel = method_getName(method);
        IMP imp = class_getMethodImplementation(cls, sel);
        NSLog(@"%@-%p",NSStringFromSelector(sel),imp);
    }
    free(methodList);
}

同理再次執(zhí)行异雁，分析一下打印結(jié)果

中間類(lèi)的四個(gè)方法

#import <Foundation/Foundation.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface Account : NSObject
{
    NSString * nickName;
}
@property (nonatomic,copy) NSString * name;

-(void)method1;
-(void)method2;

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

為account添加一個(gè)子類(lèi)SubAccount,只重寫(xiě)父類(lèi)name的setter方法示绊，其他只集成;

#import "SubAccount.h"

@implementation SubAccount
// 重寫(xiě)父類(lèi)是setName方法
- (void)setName:(NSString *)name
{
    
}
@end

再執(zhí)行分析結(jié)果

子類(lèi) vs 中間類(lèi) 方法列表

isa指針重指向觀察者類(lèi)

經(jīng)過(guò)探究，在移除觀察者時(shí)秧饮，isa指針重指向了Account類(lèi)

注銷(xiāo)前后

在ViewController頁(yè)面我們介入一個(gè)打印Account類(lèi)及子類(lèi)的方法帽撑，第一次進(jìn)入程序時(shí)泼各，打印它，之后進(jìn)入測(cè)試KVO界面亏拉，打印出注冊(cè)觀察者前后Account的類(lèi)變化,最后注銷(xiāo)觀察者前后的Account的類(lèi)變化扣蜻，再次回到ViewController頁(yè)面逆巍，再次打印之。

image.png

總結(jié)

1. 給實(shí)例對(duì)象注冊(cè)KVO觀察者后亿笤，實(shí)例對(duì)象的指針地址會(huì)發(fā)生變化,會(huì)生成一個(gè)實(shí)例對(duì)象父類(lèi)的一個(gè)子類(lèi)NSKVONotifying_xxxx;
2. 中間類(lèi)方法會(huì)重寫(xiě)父類(lèi)的方法翎迁；其中class、dealloc净薛、_isKVOA則是重寫(xiě)了基類(lèi)NSObject的方法汪榔。（dealloc：重寫(xiě)了釋放方法、_isKVOA：判斷是否為KVO類(lèi)）
3. 移除觀察者后肃拜，觀察者類(lèi)會(huì)還原為初始化類(lèi)（isa指針重指向初始化類(lèi)）痴腌；但中間類(lèi)并未從內(nèi)存中移除，目的是為了方便復(fù)用爆班。