KVO

基本概念

  • KVO 是 Key-Value Observing 的缩写，用于监听对象的某一属性改变
  • KVO 是 Objective-C 对观察者模式的实现

基础用法

我的博客园

实现原理

KVO 是使用 isa 混写技术（isa-swizzing）实现

当一个对象使用了 KVO 监听，iOS 系统会修改这个对象的 isa 指针，使其指向通过 Runtime 动态创建的子类，该子类重写了 set 方法，内部实现会调用 willChangeValueForKey、父类的 setter、didChangeValueForKey。在 didChangeValueForKey 方法中又会调用监听器的监听方法

原理如图所示


重点如下：

  1. 动态创建了子类（修改了 isa 指针的指向）

    RuntimeAPI : objc_allocateClassPair 和 objc_registerClassPair，动态生成 NSKVONotifying_XXX

  2. 重写了 setter 方法

    1. 调用 willChangeValueForKey
    2. 调用 super 的 setter
    3. 调用 didChangeValueForKey
    4. didChangeValueForKey 中调用 observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:

相关面试题

1. 什么是 isa 混写 / KVO 的实现原理

见上节

2. 如何手动触发 KVO

手动调用 willChangeValueForKey 和 didChangeValueForKey，缺一不可

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Person *p = [[Person alloc] init];
[p addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];
[p willChangeValueForKey:@"age"];
[p didChangeValueForKey:@"age"];

3. 直接修改成员变量会触发 KVO 吗

比如 _age = 20 这样的调用不会触发 KVO，因为没有调用 setter 方法

4. KVC 会触发 KVO 吗

KVC 访问属性既可以通过 setter，也可能通过直接访问成员变量（+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly 返回 NO 的时候就不会触访问成员变量）；会不会触发 KVO 本质上是取决于会不会触发 setter 函数

细节探究

创建的子类的伪代码实现

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@implementation NSKVONotifying_Person
- (Class)class
{
    return [Person class];  // 而不是 return object_getClassName(self);
}

- (void)setAge:(NSInteger)age
{
    _NSSetLongLongValueAndNotify();
}

void _NSSetLongLongValueAndNotify()
{
    [self willChangeValueForKey:@"age"];
    [super setAge:age];
    [self didChangeValueForKey:@"age"];
}

- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key
{
    [oberser observeValueForKeyPath:key ofObject:self change:nil context:nil];
}
@end

动态创建子类以及重写 class 方法的代码验证

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Person *p = [[Person alloc] init];
NSLog(@"添加监听之前 %@, %@", object_getClass(p), [p class]);
[p addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];
NSLog(@"添加监听之后 %@, %@", object_getClass(p), [p class]);

输出

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添加监听之前 Person, Person
添加监听之后 NSKVONotifying_Person, Person
  1. 可以看到 p 的 isa 指针已经被改变了，指向了一个 NSKVONotifying_ 开头的类，该类是动态生成的。
  2. 尽管如此，p 的 class 函数还是返回了用户的类，实际上是苹果重写了该方法，目的是不想让这个内部细节暴露给开发者；不重写的话，使用 [person class] 就会返回 NSKVONotifying_Person，这是苹果所不希望看到的，注意，class 方法的默认实现如下
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- (Class)class
{
    return object_getClass(self);   // 将会返回 isa 指针的实际指向，即 NSKVONotifying_Person
}

重写子类 set 方法的代码验证

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Person *p = [[Person alloc] init];
NSLog(@"添加监听之前的方法地址：%p", [p methodForSelector:@selector(setAge:)]);
[p addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];
NSLog(@"添加监听之后的方法地址：%p", [p methodForSelector:@selector(setAge:)]);

输出如下，可以使用 p 命令将地址强制转为函数

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添加监听之前的方法地址：0x10c9f0bc0
添加监听之后的方法地址：0x7fff257228bc

(lldb) p (IMP)0x10c9f0bc0
(IMP) $0 = 0x000000010c9f0bc0 (ForTest`-[Person setAge:] at Person.h:14)
(lldb) p (IMP)0x7fff257228bc
(IMP) $1 = 0x00007fff257228bc (Foundation`_NSSetLongLongValueAndNotify)

因为 age 是 NSInteger，所以调用了 _NSSetLongLongValueAndNotify，如果是其他数据类型就会调用对应的方法

使用以下命令可以查看 Foundation 中包含 ValueAndNotify 的方法

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nm -a /System/Library/Frameworks/Foundation.framework/Versions/C/Foundation | grep ValueAndNotify

输出

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000000000015ca93 t __NSSetBoolValueAndNotify
00000000000553ab t __NSSetCharValueAndNotify
00000000000c6bfb t __NSSetDoubleValueAndNotify
0000000000101f6a t __NSSetFloatValueAndNotify
00000000001321e9 t __NSSetIntValueAndNotify
0000000000052c7b t __NSSetLongLongValueAndNotify
00000000001c02c7 t __NSSetLongValueAndNotify
0000000000070df9 t __NSSetObjectValueAndNotify
00000000000cc7f1 t __NSSetPointValueAndNotify
00000000001c07be t __NSSetRangeValueAndNotify
0000000000092242 t __NSSetRectValueAndNotify
00000000001c053f t __NSSetShortValueAndNotify
00000000000cc624 t __NSSetSizeValueAndNotify
00000000001c0183 t __NSSetUnsignedCharValueAndNotify
00000000000d4d60 t __NSSetUnsignedIntValueAndNotify
000000000008cd85 t __NSSetUnsignedLongLongValueAndNotify
00000000001c0401 t __NSSetUnsignedLongValueAndNotify
00000000001c0678 t __NSSetUnsignedShortValueAndNotify
00000000001bf600 t __NSSetValueAndNotifyForKeyInIvar
00000000001bf662 t __NSSetValueAndNotifyForUndefinedKey
00000000001c091e t ____NSSetBoolValueAndNotify_block_invoke
00000000000554eb t ____NSSetCharValueAndNotify_block_invoke
00000000000c6d45 t ____NSSetDoubleValueAndNotify_block_invoke
00000000001020b3 t ____NSSetFloatValueAndNotify_block_invoke
0000000000136a41 t ____NSSetIntValueAndNotify_block_invoke
0000000000052e23 t ____NSSetLongLongValueAndNotify_block_invoke
00000000001c0989 t ____NSSetLongValueAndNotify_block_invoke
0000000000091811 t ____NSSetObjectValueAndNotify_block_invoke
0000000000125637 t ____NSSetPointValueAndNotify_block_invoke
00000000001c0a4a t ____NSSetRangeValueAndNotify_block_invoke
00000000000923db t ____NSSetRectValueAndNotify_block_invoke
00000000001c09ed t ____NSSetShortValueAndNotify_block_invoke
0000000000122c1a t ____NSSetSizeValueAndNotify_block_invoke
00000000001c0958 t ____NSSetUnsignedCharValueAndNotify_block_invoke
00000000000d4e9d t ____NSSetUnsignedIntValueAndNotify_block_invoke
00000000000ab280 t ____NSSetUnsignedLongLongValueAndNotify_block_invoke
00000000001c09b6 t ____NSSetUnsignedLongValueAndNotify_block_invoke
00000000001c0a1a t ____NSSetUnsignedShortValueAndNotify_block_invoke

参考资料

面试驱动技术 - KVO && KVC

  1. 基本概念
  2. 基础用法
  3. 实现原理
  4. 相关面试题
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    1. 创建的子类的伪代码实现
    2. 动态创建子类以及重写 class 方法的代码验证
    3. 重写子类 set 方法的代码验证
  6. 参考资料