iOS - 有關(guān) KVO 和 KVC

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KVO (Key-Value Observing)盯漂，俗稱“鍵值監(jiān)聽”，能夠用來監(jiān)聽對象屬性的變化，也是 Objective-C 中的“觀察者模式”最典型的實現(xiàn)缴饭。

KVO

基本使用

有如下 Valenti 定義：

@interface Valenti : NSObject

@property(nonatomic, assign) NSInteger age;

@end

注冊通知

外部：
聲明全局靜態(tài)變量 Context：

static void * ValentiObserverContext = &ValentiObserverContext;

_v = [[Valenti alloc] init];
_v.age = 23;
    
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[_v addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context: ValentiObserverContext];

其中 - (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context 為注冊方法硫椰，也就是對 _v 注冊監(jiān)聽繁调。

keyPath: 目標觀察屬性
options: 監(jiān)聽事件的類型，可用位運算進行多個類型的監(jiān)聽
context: 上下文靶草，可對多個監(jiān)聽器對象監(jiān)聽相同 keyPath 進行區(qū)分

在這里需要注意的是很多人都喜歡將 context 參數(shù)傳 nil蹄胰，這并不是恰當?shù)淖龇ǎ袝r我們通過 keyPath 來判斷是無法得知 Valenti 的父類是否也在監(jiān)聽該對象奕翔，通過 context 判斷就不會有這個問題裕寨，并且蘋果推薦的 context 應該是獨一無二且每個屬性都應該有一個 context 的，字符串不能保證獨一無二派继，那么最正確的做法就是用一個靜態(tài)變量的地址作為 context 傳值宾袜。形如：

static void * ValentiObeserverContext = &ValentiObserverContext;

options 最常見的傳值便是：NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld，表示對新舊值都監(jiān)聽驾窟，options 總共有四個：

typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, NSKeyValueObservingOptions) {

    NSKeyValueObservingOptionNew = 0x01,
    NSKeyValueObservingOptionOld = 0x02,
    NSKeyValueObservingOptionInitial API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0)) = 0x04,

    NSKeyValueObservingOptionPrior API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0)) = 0x08

};

NSKeyValueObservingOptionInitial：不會監(jiān)聽屬性任何值庆猫，但會在注冊監(jiān)聽的那一刻立即發(fā)送通知
NSKeyValueObservingOptionPrior：會在值改變前發(fā)送一次通知，纫普，值改變后發(fā)送一次通知阅悍，并且，值改變前的通知中 change 字典里會包含一個鍵值對 notificationIsPrior = 1;

實現(xiàn)方法

注冊通知后需要實現(xiàn) - (void)observeValueForKeyPath:(nullable NSString *)keyPath ofObject:(nullable id)object change:(nullable NSDictionary<NSKeyValueChangeKey, id> *)change context:(nullable void *)context 方法以便觀察對結(jié)果的監(jiān)聽：

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath
                      ofObject:(id)object
                        change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change
                       context:(void *)context {
    
    NSLog(@"屬性 %@", keyPath);
    NSLog(@"改變后的值 %@", change);
    NSLog(@"上下文 %p", context);
}

將年齡修改為 26 的時候觸發(fā)方法調(diào)用昨稼。
打印結(jié)果：

屬性 age
改變后的值 {
    kind = 1;
    new = 26;
    old = 23;
}
上下文 0x103a00098

{} 內(nèi)就是 change 的內(nèi)容节视。

移除通知

一般情況下是在 dealloc 方法中移除監(jiān)聽，方法為 - (void)removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath;：

- (void)dealloc {
    [_v removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}

探究本質(zhì)

上述代碼稍做改變：

初始化增加 v2 對象假栓。

_v = [[Valenti alloc] init];
_v.age = 23;
    
_v2 = [[Valenti alloc] init];
_v2.age = 1;
    
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[_v addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context: ValentiObserverContext];

修改屬性同時增加對 v2 的 age 屬性的修改寻行。

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    _v.age = 26;
    _v2.age = 100;
}

運行結(jié)果：

屬性 age
改變后的值 {
    kind = 1;
    new = 26;
    old = 23;
}
上下文 0x10b88c098

看到僅僅是監(jiān)聽到了 v 的變化，畢竟我僅僅對 v 進行了監(jiān)聽而并沒有對 v2 注冊監(jiān)聽匾荆。

但是問題來了拌蜘，xx.age = xxx; 相當于調(diào)用屬性的 setter 方法杆烁，即相當于：

[_v setAge: 26];
[_v2 setAge: 100];

并且手動實現(xiàn) age 的 setter 方法：

- (void)setAge:(NSInteger)age {
    _age = age;
}

運行后發(fā)現(xiàn)只有在 v 的 age 屬性賦值后才出發(fā)了監(jiān)聽的方法，而同樣對 age 賦值的 v2 卻沒有觸發(fā)通知简卧，那么問題不出現(xiàn)在 setter 方法上兔魂，所以可推測問題只出現(xiàn)在對象本身身上。

借助 Xcode 調(diào)試

我們在 [_v setAge: 26] 加斷點調(diào)試举娩，運行進入 LLDB 調(diào)試環(huán)境打印 self.v.isa 指針析校，如圖：

image

發(fā)現(xiàn) v 的 isa 指針指向 NSKVONotifying_Valenti，同理打印 v2 的 isa 指針铜涉，結(jié)果為：

image

v2 的 isa 指針指向的是 Valenti智玻。

我們在對象 v 添加監(jiān)聽之前和之后分別打印 object_getClass() 返回結(jié)果：

image

運行結(jié)果為：

Valenti
NSKVONotifying_Valenti

再次驗證，在 NSObject 對象本質(zhì)中得知實例對象的 isa 指針指向其類對象芙代，那么此處 v 的 isa 指針指向的 NSKVONotifying_Valenti 就是其類對象吊奢，這和 v2 的差異就顯示出來了。

這個“神奇”的 v 對象被系統(tǒng)“動了手腳”——改了其類對象纹烹！

此時再來借助 methodForSelector() 打印 v 和 v2 在添加監(jiān)聽之前和添加監(jiān)聽之后的 setAge: 實現(xiàn)的地址：

NSLog(@"v---->%p, v2---->%p", [self.v methodForSelector: @selector(setAge:)], [self.v2 methodForSelector: @selector(setAge:)]);
    
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;[_v addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context: ValentiObserverContext];
    
     NSLog(@"v---->%p, v2---->%p", [self.v methodForSelector: @selector(setAge:)], [self.v2 methodForSelector: @selector(setAge:)]);

運行結(jié)果為：

v---->0x1003ea944, v2---->0x1003ea944
v---->0x1f72e90f8, v2---->0x1003ea944

methodForSelector() 返回的是一個實現(xiàn)页滚，也就是 IMP 類型。

發(fā)現(xiàn) v 在添加監(jiān)聽之后的實現(xiàn)已然和另外三個地址不同滔韵，那這個不同的地址的實現(xiàn)又是如何的逻谦，再進入 LLDB 調(diào)試環(huán)境下打印其實現(xiàn)，借助命令：

po IMP(地址)

打印 0x1003ea944 和 0x1f72e90f8 兩個實現(xiàn)陪蜻，結(jié)果為：


image.png

發(fā)現(xiàn)未添加監(jiān)聽的 v2 的 setAge: 方法和添加監(jiān)聽前 v 的 setAge: 都是 Valenti 的 setAge: 方法的實現(xiàn)邦马，而添加了監(jiān)聽后的 v 的 setAge: 的實現(xiàn)卻是 Foundation 框架下的 _NSSetLongLongValueAndNotify 方法。

進而得知宴卖，KVO 是運用 Runtime 機制換了 setter 方法的實現(xiàn)滋将。那么 v 和 Valenti 以及 NSKVONotifying_Valenti 的關(guān)系是什么？通過 Objetive-C 對象的分類以及 isa症昏、superclass 指針的方法可以打印 NSKVONotifying_Valenti 的父類随闽，結(jié)果如下：

image

原來 NSKVONotifying_Valenti 是 Valenti 的子類。

image

那么肝谭，動態(tài)生成的 NSKVONotifying_Valenti 中有什么實現(xiàn)方法掘宪？運行下段：

unsigned int count = 0;
Method *methodArray = class_copyMethodList(object_getClass(_v), &count);
unsigned int i;
for(i = 0; i < count; i++) {
        NSLog(@"----->%@", NSStringFromSelector(method_getName(methodArray[i])));
 }
free(methodArray);

得到打印：

----->setAge:
----->class
----->dealloc
----->_isKVOA

可推測在對 age 屬性進行賦值的時候攘烛，調(diào)用流程為：通過 isa 指針找到 NSKVONotifying_Valenti 類對象魏滚，在該類對象中找有關(guān) setAge: 的實現(xiàn)然后進行調(diào)用，并不是直接找到 Valenti 的類對象中的 setAge: 進行調(diào)用坟漱。接著鼠次，NSKVONotifying_Valenti 類對象的 setAge: 又調(diào)用了 Foundation 框架的 _NSSetIntValueAndNotify C 語言函數(shù)，通過逆向技術(shù)可得到在 _NSSetIntValueAndNotify 函數(shù)中還有 willChangeValueForKey: 方法和 didChangeValueForKey:，這幾個函數(shù)的調(diào)用關(guān)系為：

image

最后在 didChangeValueForKey: 函數(shù)中調(diào)用監(jiān)聽器方法腥寇，通知 age 屬性發(fā)生了改變成翩。

對 Foundation 框架使用 nm -a 命令（逆向技術(shù)得到 Foundation 框架）可以獲得其私有方法列表，如下：

0013df80 t __NSSetBoolValueAndNotify 
000a0480 t __NSSetCharValueAndNotify 
0013e120 t __NSSetDoubleValueAndNotify 
0013e1f0 t __NSSetFloatValueAndNotify 
000e3550 t __NSSetIntValueAndNotify 
0013e390 t __NSSetLongLongValueAndNotify 
0013e2c0 t __NSSetLongValueAndNotify 
00089df0 t __NSSetObjectValueAndNotify 
0013e6f0 t __NSSetPointValueAndNotify 
0013e7d0 t __NSSetRangeValueAndNotify 
0013e8b0 t __NSSetRectValueAndNotify 
0013e550 t __NSSetShortValueAndNotify 
0008ab20 t __NSSetSizeValueAndNotify 
0013e050 t __NSSetUnsignedCharValueAndNotify 
0009fcd0 t __NSSetUnsignedIntValueAndNotify 
0013e470 t __NSSetUnsignedLongLongValueAndNotify 
0009fc00 t __NSSetUnsignedLongValueAndNotify 
0013e620 t __NSSetUnsignedShortValueAndNotify

其他 3 個方法

在上文中得知赦役，v 添加注冊監(jiān)聽后會動態(tài)添加新類 NSKVONotifying_Valenti麻敌，并且這個類除了實現(xiàn) setter 方法外，還有 class 方法掂摔、dealloc 方法以及 _isKVOA 方法庸论。

dealloc

dealloc 的作用就是移除自身的監(jiān)聽或者其他代理相關(guān)。

class

已經(jīng)知道棒呛，class 方法和 object_getClass: 方法都能獲得其類對象：

NSLog(@"%@ %@", object_getClass(_v), [_v class]);

理論上得到的結(jié)果都應該是 Valenti 或者 NSKVONotifying_Valenti，但實際卻不相同：

NSKVONotifying_Valenti Valenti

Runtime 函數(shù)打印的是動態(tài)生成的類域携，也就是 v 的 isa 指針真正指向的類對象簇秒，而 class 方法返回的卻是 Valenti 類，那么可猜想秀鞭，在 NSKVONotifying_Valenti 中的 class 方法返回的很有可能是 [Valenti class] 以至于“騙”過我們讓我們以為沒有 NSKVONotifying_Valenti 的存在趋观！

_isKVOA

從命名來看該方法應該是標識該對象是否被添加了監(jiān)聽的標志。

結(jié)論

到這里已經(jīng)明白锋边，KVO 的本質(zhì)便是借助 Runtime 修改對象 isa 原本指向的類為新的派生類皱坛，并重寫期 setter 方法。換而言之豆巨，只有調(diào)用了對象的 setter 方法剩辟，才會觸發(fā)監(jiān)聽的方法。若 age 屬性聲明如下：

{
    @public
    NSInteger age;
}

并通過：

_v->age = 26;

這種形式賦值是不會觸發(fā)監(jiān)聽通知的往扔。

并且我們可以在不調(diào)用 setter 方法的時候手動觸發(fā)監(jiān)聽通知贩猎，那就是主動調(diào)用 willChangeValueForKey: 和 didChangeValueForKey: 兩個方法。

KVC

KVC (Key-Value Coding)萍膛，俗稱“鍵值編碼”吭服，可通過 key 訪問某個屬性。

基本使用

賦值

  • - (void)setValue:(nullable id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath;
  • - (void)setValue:(nullable id)value forKey:(NSString *)key;

keyPath 表示可對對象進行深層賦值：
現(xiàn)定義 Album 類蝗罗，描述專輯信息：

@interface Album : NSObject

@property(nonatomic, copy) NSString* genre;
@property(nonatomic, copy) NSString* artist;
@property(nonatomic, assign) NSInteger disc;

@end

在 Valenti 類中添加成員變量：

@property (nonatomic, strong) Album* album;

那么我們可通過深層路徑對 Album 的屬性進行監(jiān)聽：

[_v setValue:@"Pop" forKeyPath:@"album.genre"];

取值

  • - (nullable id)valueForKeyPath:(NSString*)keyPath;
  • - (nullable id)valueForKey:(NSString*)key;

NSKeyValueCoding 類別的其他方法

  • + (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly;
    該方法默認返回 YES艇棕，如沒找到屬性的 setter 方法，會按照 _key串塑，_iskey沼琉，key，iskey 的順序搜索成員拟赊，若開發(fā)者重寫該方法刺桃，則系統(tǒng)不會遵循這個順序搜索。

  • - (void)setNilValueForKey:(NSString *)key;
    若 value 設置為 nil 會調(diào)用該方法。

  • - (NSDictionary<NSString *, id> *)dictionaryWithValuesForKeys:(NSArray<NSString *> *)keys;
    給一組 key 得到與 key 對應的 value 的 [key : value] 形式的字典（和集合相關(guān)的 KVC API 都會導致性能的消耗）瑟慈。

  • ...
    更多的其他方法在文章末尾有外鏈桃移。

原理

由上節(jié)得知賦值流程為：


image

我們將四種形式的 key 全都暴露出來驗證四個屬性的查找順序：

{
    @public
    NSInteger _age;
    NSInteger _isAge;
    NSInteger age;
    NSInteger isAge;
}

在 setValue: forKey: 方法后打斷點看到 LLDB 環(huán)境下：


image

優(yōu)先給 _key 賦值。
注釋 _age 后打痈鸨獭：


image

優(yōu)先給 _isKey 賦值借杰。
注釋 _isAge 后打印：
image

優(yōu)先給 key 賦值进泼， 得到驗證蔗衡。

通過 KVO 章節(jié)闡述的過程中知道，這四個屬性都是無法觸發(fā)通知的乳绕，但是通過 KVC 對這種形式的屬性賦值绞惦，是能夠觸發(fā)通知的：

改變后的值 {
    kind = 1;
    new = 26;
    old = 23;
}

這說明 KVC 的內(nèi)部實現(xiàn)能夠觸發(fā) key 改變的通知。
觸發(fā) KVO 的先決條件是 willChangeValueForKey: 以及 didChangeValueForKey: 那么我們在 Valenti 類重寫這兩個方法驗證：

@implementation Valenti

+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly {
    return YES;
}

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

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

@end

運行：

willChangeValueForKey
改變后的值 {
    kind = 1;
    new = 26;
    old = 23;
}
didChangeValueForKey

得到驗證洋措。

同理济蝉，KVC 取值的過程為：


image

若重寫了四個 getter 方法，調(diào)用順序同樣和 setter 方法一樣菠发。

參考

Mike Ash 對 KVO 的本質(zhì)探究
iOS KVO和KVC 詳解

最后編輯于 ：
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
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