前言

KVO(Key-Value Obsering)鍵值觀察袁滥。KVO是一種機(jī)制录择，該機(jī)制允許將需要被觀察的對象的指定屬性的更改通知給發(fā)送給觀察的對象脓钾。直接來說就是對某個對象的屬性的觀察監(jiān)聽宾濒，如果被觀察的屬性有發(fā)生了變化會以通知的形式發(fā)送給觀察的對象帕翻。KVO是基于KVC的基礎(chǔ)上的宠进，本人之前也寫了一篇介紹KVC的文章晕拆，具體可以看iOS的Key-Value Coding

KVO的主要好處是，您不必為每次更改屬性而寫一些其他代碼即可發(fā)送通知材蹬。但是與NSNotificationCenter通知不同实幕，NSNotificationCenter沒有中間對象為所有觀察者提供更改通知。而是在進(jìn)行更改時將通知直接發(fā)送到觀察對象堤器。并且NSObject提供了鍵值觀察的基本實(shí)現(xiàn)昆庇，只要是繼承NSObject就可以實(shí)現(xiàn)。

1.KVO的使用

通過實(shí)現(xiàn)以下三個步驟可以使對象接收KVO兼容屬性的鍵值觀察通知：

1.使用方法addObserver:forKeyPath:options:context:將觀察者注冊到觀察對象闸溃。

2.在觀察者內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方法observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:接收更改的通知整吆。

3.當(dāng)不再接收消息時拱撵，可以使用方法removeObserver:forKeyPath:注銷觀察者，至少在銷毀觀察者之前調(diào)用這個方法表蝙。

2.KVO的注冊

使用addObserver:forKeyPath:options:context:方法為需要觀察的屬性注冊一個觀察者裕膀。其中分別對options和context值進(jìn)行說明。

2.1 Option

options是一個NSKeyValueObservingOptions枚舉類型勇哗。在使用的時候可以單獨(dú)使用也可以用|符號多個連接使用昼扛。

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
};

• NSKeyValueObservingOptionNew：指明接受通知方法參數(shù)中的chang字典中包含改變后的新值，默認(rèn)情況下也是只接收新值欲诺。
• NSKeyValueObservingOptionOld：指明接受通知方法參數(shù)中的change字典中包含改變前的舊值抄谐。
• NSKeyValueObservingOptionInitial：當(dāng)指定了這個選項(xiàng)時，在addObserver:forKeyPath:options:context:消息被發(fā)出去后扰法，甚至不用等待這個消息返回蛹含，觀察者對象會馬上收到一個通知。這種通知只會發(fā)送一次塞颁，你可以利用這種“一次性”的通知來確定要觀察屬性的初始值浦箱。
• NSKeyValueObservingOptionPrior：當(dāng)包含這個參數(shù)的時候，在被觀察的屬性的值改變前和改變后祠锣，系統(tǒng)各會給觀察者發(fā)送一個改變的通知酷窥；在屬性的值改變之前發(fā)送的改變的通知中，參數(shù)會包含NSKeyValueChangeNotificationIsPriorKey并且值為@YES伴网，但不會包含NSKeyValueChangeNewKey和它對應(yīng)的值蓬推。

2.2 Context

context指針可以是任意數(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澡腾，也可以將context的值設(shè)置為NULL再通過依賴keyPath鍵值路徑字符串來確定更改通知的來源沸伏。但是這種方式會引發(fā)出問題，比如如果父類和子類都監(jiān)聽了相同的KeyPath鍵值路徑的話动分，這時就很難區(qū)分出來了毅糟。可能也有人會說澜公，可以根據(jù)observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法的object來做判斷姆另，但是如果這樣的就有多層的嵌套，在沒有寫核心代碼的時候就有這樣的嵌套就顯得代碼很不優(yōu)雅.

注意：為什么是NULL不是nil呢玛瘸？因?yàn)镺C是C的超集蜕青，并且Context的參數(shù)指針類型的，
所以是NULL糊渊。什么時候可以是nil呢右核？一般是實(shí)例的時候可以為nil，類的時候Nil渺绒，指針的時候?yàn)镹ULL.

為了避免出現(xiàn)這種問題可以使用命名靜態(tài)變量地址的形式來設(shè)置context的值贺喝，可以為整個類選擇一個上下文菱鸥，然后依靠通知消息中的keyPath鍵路徑字符串來確定更改的內(nèi)容。另外躏鱼，還可以為每個觀察屬性的keyPath創(chuàng)建一個不同的context氮采，從而完全不需要進(jìn)行字符串比較，從而可以更有效地進(jìn)行通知解析例如：

static void *PersonNameContext = &PersonNameContext;
static void *PersonNickNameContext = &PersonNickNameContext;
static void *PersonFullNameContext = &PersonFullNameContext;
static void *PersonDataArrayContext = &PersonDataArrayContext;

在observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法中大概的實(shí)現(xiàn)和結(jié)果

-(void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath
ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change 
context:(void *)context{
    if(context == PersonNameContext){
        NSLog(@"處理name的代碼：%@",change);
    }else if(context == PersonNickNameContext){
        NSLog(@"處理nickName的代碼：%@",change);
    }else{
        [super observeValueForKeyPath:keyPath 
        ofObject:object change:change context:context];
    }
}

3.KVO的移除

在注冊使用完KVO了染苛，就需要對KVO移除鹊漠，實(shí)現(xiàn)調(diào)用removeObserver:forKeyPath:context:方法。因?yàn)橛^擦對象不會自動移除已經(jīng)注冊的KVO茶行，所以注冊和刪除KVO這兩個是需要成對出現(xiàn)的躯概，一般都是在init或者viewDidLoad方法中進(jìn)行注冊，在delloc方法中進(jìn)行刪除畔师，如果沒有移除會引發(fā)野指針錯誤娶靡。

4.手動更改通知

一般情況下，我們使用KVO的時候都是調(diào)用的系統(tǒng)的自動更改通知的看锉。但是姿锭，KVO也可以是手動設(shè)置的，需要觀察的對象里實(shí)現(xiàn)類方法automaticallyNotifiesObserversForKey默認(rèn)是返回YES的伯铣。如果設(shè)置返回NO呻此，并且在觀察屬性值之前調(diào)用willChangeValueForKey:和觀察值之后調(diào)用didChangeValueForKey:就改為手動的更改通知了。下面創(chuàng)建一個Person對象來簡單驗(yàn)證一下懂傀。

#import <Foundation/Foundation.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface Person : NSObject

@property(nonatomic,copy) NSString *fullName;
@property(nonatomic,copy) NSString *name;
@property(nonatomic,copy) NSString *nickName;
@property (nonatomic, strong) NSMutableArray *dateArray;

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END


@implementation Person


+(BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key{
    return NO;
}

@end

這是實(shí)現(xiàn)的部分代碼：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.view.backgroundColor = [UIColor redColor];
    self.person = [[Person alloc] init];
    self.person.dateArray = [NSMutableArray arrayWithCapacity:1];
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:PersonNameContext];
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"nickName" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:PersonNickNameContext];
}

-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    [self.person willChangeValueForKey:@"name"];
    self.person.name = @"jason";
    [self.person didChangeValueForKey:@"name"];
    self.person.nickName = @"煙火";
}

-(void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
    if(context == PersonNameContext){
        NSLog(@"處理name的代碼：%@",change);
    }else if(context == PersonNickNameContext){
        NSLog(@"處理nickName的代碼：%@",change);
    }else{
        [super observeValueForKeyPath:keyPath ofObject:object change:change context:context];
    }
}

打印的結(jié)果：

2020-04-18 16:29:57.789887+0800 KVODemo[4950:209403] 處理name的代碼：{
    kind = 1;
    new = jason;
}

這時候會發(fā)現(xiàn)趾诗，如果改為手動更改通知的時候，那么例子中nickName這個屬性的自動更改通知就不會實(shí)現(xiàn)了蹬蚁。

如果一個操作造成了多個key的值的改變，則willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:必須嵌套著調(diào)用郑兴。官方文檔的例子：

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

5.一對一的關(guān)系

例如：在Person中的fullName是依賴于name和nickName來設(shè)置值犀斋，在Person中獲取fullName的方法：

- (NSString *)fullName{
    return [NSString stringWithFormat:@"%@--%@",self.name,self.nickName];
}

這時候?yàn)榱擞^察fullName的值變化在Person中可以實(shí)現(xiàn)類方法keyPathsForValuesAffectingValueForKey:

+(NSSet<NSString *> *)keyPathsForValuesAffectingValueForKey:(NSString *)key{
    NSSet *keyPaths = [super keyPathsForValuesAffectingValueForKey:key];
    if ([key isEqualToString:@"fullName"]) {
        NSArray *affectingKeys = @[@"name", @"nickName"];
        keyPaths = [keyPaths setByAddingObjectsFromArray:affectingKeys];
    }
    return keyPaths;
}

實(shí)現(xiàn)的部分代碼：

 //監(jiān)聽的
[self.person addObserver:self forKeyPath:@"fullName" 
options:NSKeyValueObservingOptionNew context:PersonFullNameContext];

//對name和nickName的修改的
self.person.name = @"jason";
self.person.nickName = @"煙火";

//觀擦的回調(diào)
-(void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath
ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change 
context:(void *)context{
    if(context == PersonFullNameContext){
        NSLog(@"fullName:%@",change[@"new"]);
    }
    else{
        [super observeValueForKeyPath:keyPath 
        ofObject:object change:change context:context];
    }
}

//打印的結(jié)果
2020-04-18 17:13:55.894622+0800 KVODemo[5486:237940] fullName:jason--煙火

6.多對多的關(guān)系

例如：在對Person中可變數(shù)組dateArray屬性進(jìn)行觀察，如果按照上面的方式來注冊情连，然后對數(shù)組添加數(shù)據(jù)叽粹，再監(jiān)聽context的值做操作，部分代碼：

//注冊數(shù)組屬性
[self.person addObserver:self forKeyPath:@"dateArray"
options:NSKeyValueObservingOptionNew context:PersonDataArrayContext];

//數(shù)組添加數(shù)據(jù)
[self.person.dateArray addObject:@"1"];

//監(jiān)聽
if(context == PersonDataArrayContext){
     NSLog(@"dataArray:%@",change[@"new"]);
}

但是這時候發(fā)現(xiàn)却舀，控制臺里什么東西都沒有打印出來虫几。這是為什么呢？因?yàn)镵VO對屬性的setter方法進(jìn)行監(jiān)聽的挽拔，可變數(shù)組的addObject方法沒有setter方法辆脸，所以就監(jiān)聽不了。但是是不是說這樣就監(jiān)聽不了數(shù)組了呢螃诅？并不是的啡氢，因?yàn)镵VO是建立在KVC的基礎(chǔ)上的状囱，主要改為

[[self.person mutableArrayValueForKey:@"dateArray"] addObject:@"1"];

就可以監(jiān)聽到了。

7.原理

7.1 isa_swizzling

根據(jù)蘋果的官方文檔可以知道倘是，KVO的實(shí)現(xiàn)原理是通過對象的isa交換即isa-swizzling亭枷。isa指針就是指向?qū)ο蟮念悾趯ο鬄閷傩宰訩VO的時候搀崭，將修改觀察對象的isa指針叨粘，指向中間類而不是真實(shí)類，所以isa指針的值不一定反映實(shí)例的實(shí)際類瘤睹，不能依靠isa指針來確定類成員升敲，應(yīng)該使用class類方法來確定對象實(shí)例的類。

為了驗(yàn)證這個說法默蚌，還是用上一篇文章介紹的Person類來冻晤，然后打斷點(diǎn)，用po的指令绸吸，得到的如下圖所示鼻弧。其中，Person在添加觀擦者之前的self.person對象的類名和class類方法是一樣的锦茁。

添加觀察者之前

在有注冊了觀察者之后self.person對象的類名變成了NSKVONotifying_Person這一個中間類名了攘轩。

添加觀察者之后

7.2中間類與原類的關(guān)系

對于動態(tài)的生成的中間類NSKVONotifying_Person與Person這個類的它們之間的關(guān)系是怎樣的暫時還是不清楚的度帮。為了搞明白它們之間的關(guān)系，就寫了一個方法來探究一下兩者之間的關(guān)系

#pragma mark - 遍歷類以及子類
- (void)printClasses:(Class)cls{
    // 注冊類的總數(shù)
    int count = objc_getClassList(NULL, 0);
    // 創(chuàng)建一個數(shù)組稿存， 其中包含給定對象
    NSMutableArray *mArray = [NSMutableArray arrayWithObject:cls];
    // 獲取所有已注冊的類
    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);
}

并且在Person類對屬性注冊觀察者之前和之后分別打印當(dāng)前的注冊的類和子類列表笨篷，得到的結(jié)果

2020-04-18 22:56:39.522750+0800 KVODemo[7411:334483] classes = (
    Person
)
2020-04-18 22:56:42.953337+0800 KVODemo[7411:334483] classes = (
    Person,
    "NSKVONotifying_Person"
)

由此可知，對象Person與動態(tài)生成的類NSKVONotifying_Person之間的關(guān)系是繼承關(guān)系瓣履。NSKVONotifying_Person是Person類的子類率翅。但是，并不是說KVO是對所有的要被觀察的類的屬性和變量都是可以觀察的監(jiān)聽的袖迎，因?yàn)樵赑erson類中添加成員變量冕臭，并且修改成員變量的值，發(fā)現(xiàn)回調(diào)中并沒有值返回燕锥。

7.2中間類的內(nèi)部

對于動態(tài)生成的中間類NSKVONotifying_xxxx是不是很好奇內(nèi)部的方法到底是怎樣的辜贵？下面就添加了這個方法來遍歷出類的全部方法

#pragma mark - 遍歷方法
- (void)printClassAllMethod:(Class)cls{
    NSLog(@"*********************");
    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);
}

并且分別在添加觀察name之前和之后打印出來,只對name屬性觀察

 [self printClasses:[Person class]];
 [self printClassAllMethod:[Person class]];
 [self.person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:PersonNameContext];
 [self printClasses:[Person class]];
 [self printClassAllMethod:NSClassFromString(@"NSKVONotifying_Person")];

打印的結(jié)果

2020-04-23 10:06:22.678886+0800 KVODemo[3414:59220] classes = (
    Person
)
2020-04-23 10:06:28.331048+0800 KVODemo[3414:59220] *********************
2020-04-23 10:06:28.331264+0800 KVODemo[3414:59220] setDateArray:-0x10fcf3bc0
2020-04-23 10:06:28.331381+0800 KVODemo[3414:59220] .cxx_destruct-0x10fcf3c00
2020-04-23 10:06:28.331506+0800 KVODemo[3414:59220] name-0x10fcf3ac0
2020-04-23 10:06:28.331631+0800 KVODemo[3414:59220] setName:-0x10fcf3af0
2020-04-23 10:06:28.331757+0800 KVODemo[3414:59220] dateArray-0x10fcf3ba0
2020-04-23 10:06:28.331873+0800 KVODemo[3414:59220] fullName-0x10fcf39b0
2020-04-23 10:06:28.332025+0800 KVODemo[3414:59220] setFullName:-0x10fcf3a80
2020-04-23 10:06:28.332420+0800 KVODemo[3414:59220] nickName-0x10fcf3b30
2020-04-23 10:06:28.332799+0800 KVODemo[3414:59220] setNickName:-0x10fcf3b60
2020-04-23 10:06:28.336781+0800 KVODemo[3414:59220] classes = (
    Person,
    "NSKVONotifying_Person"
)
2020-04-23 10:06:28.336950+0800 KVODemo[3414:59220] *********************
2020-04-23 10:06:28.337077+0800 KVODemo[3414:59220] setName:-0x110079c7a
2020-04-23 10:06:28.337197+0800 KVODemo[3414:59220] class-0x11007873d
2020-04-23 10:06:28.337296+0800 KVODemo[3414:59220] dealloc-0x1100784a2
2020-04-23 10:06:28.337383+0800 KVODemo[3414:59220] _isKVOA-0x11007849a

從打印出來的結(jié)果可以看到NSKVONotifing_Person的類的方法分別有class,delloc,_isKVOA和setName：方法，因?yàn)橹粚ame屬性觀察归形，所以只有setName方法托慨，就是說NSKVONotifing_Person雖然是Person類的子類，但是并不是將Person類的全部方法都加進(jìn)去的连霉，只重寫了觀察屬性的setter方法榴芳。

在delloc方法對被觀察的屬性銷毀之后嗡靡，中間動態(tài)類的isa會重新指向原來的對象，并且當(dāng)生成了一次中間類之后窟感，這個中間類就會一直存在緩存中讨彼，并不會被銷毀的。

8.最后

至此有關(guān)KVO的基礎(chǔ)與原理相關(guān)的就介紹到這里了柿祈，如果想了解更多的詳細(xì)有關(guān)KVO的知識哈误，可以閱讀蘋果的官方文檔鍵值觀察編程指南