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一. KVO的實(shí)現(xiàn)原理

面試題：

KVO相關(guān)：
1\. iOS用什么方式來實(shí)現(xiàn)對一個對象的KVO？（KVO的本質(zhì)是什么？）
2\. 如何手動出發(fā)KVO？
3\. 直接修改成員變量會觸發(fā)KVO么？

1. 什么是KVO？

KVO的全稱是`Key-Value Observing`，俗稱"鍵值監(jiān)聽"，可以用于監(jiān)聽摸個對象屬性值得改變。

image.png

要監(jiān)聽Person中的age屬性，我們就創(chuàng)建一個observer用來監(jiān)聽age的變化，當(dāng)我們age一旦發(fā)生改變，就會通知observer。

2. KVO簡單的實(shí)現(xiàn)

我們先簡單的回顧一下 KVO的代碼實(shí)現(xiàn)。Demo

///> DLPerson.h 文件

#import <Foundation/Foundation.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface DLPerson : NSObject

@property (nonatomic, assign) int age;

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

///> ViewController.m 文件

#import "ViewController.h"
#import "DLPerson.h"
@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) DLPerson *person1;
@property (nonatomic, strong) DLPerson *person2;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.person1 = [[DLPerson alloc]init];
    self.person1.age = 1;

    self.person2 = [[DLPerson alloc]init];
    self.person2.age = 2;

    ///> person1添加kvo監(jiān)聽
    NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
    [self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    self.person1.age = 20;
    self.person2.age = 30;
}

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
    NSLog(@"監(jiān)聽到了%@的%@屬性發(fā)生了改變%@",object,keyPath,change);
}

- (void)dealloc{
    ///> 使用結(jié)束后記得移除
    [self.person1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}

@end

輸出結(jié)果：
監(jiān)聽到了<DLPerson: 0x6000033d4e40>的age屬性發(fā)生了改變- {
kind = 1;
new = 20;
old = 1;
}

///>  因?yàn)槲覀冎槐O(jiān)聽了person1  所以只會輸出person1的改變。

3. KVO存在的疑問

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    // self.person1.age = 20;
    [self.person1 setAge:20]; ///> 等同于self.person1.age = 20;

    self.person2.age = 30;
    [self.person2 setAge:20];///> 等同于self.person2.age = 20;
}

因?yàn)楫?dāng)我們在DLPerson中使用@property聲名一個屬性的時候會自動生成聲名屬性的set和get方法。如下代碼：

///> DLPerson.m文件

#import "DLPerson.h"

@implementation DLPerson

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

- (int)age{
    return _age;
}

@end

既然person1和person2的本質(zhì)都是在調(diào)用set方法，就一定都會走在DLPerson類中的setAge這個方法。

那么問題來了，同樣走的是DLPerson類中的setAge方法，為什么person1就會走到

- (void)observeValueForKeyPath:(nullable NSString *)keyPath ofObject:(nullable id)object change:(nullable NSDictionary<NSKeyValueChangeKey, id> *)change context:(nullable void *)context;

方法中而person2就不會呢？

4. KVO的本質(zhì)分析

如果不是很了解OC對象的isa指針相關(guān)知識的同學(xué)，建議先請前往iOS底層原理總結(jié)篇-- 探尋OC對象的本質(zhì) 文章了解一下先。

接下來我們探究一下兩個對象的本質(zhì)，首先我們person1和person2的isa打印出來查看一下他們的實(shí)例對象isa指向的類對象是什么？

image.png

我們會發(fā)現(xiàn)person1的isa指針打印出的是: NSKVONotifying_DLPerson

而person2的isa指針打印出來的是: DLPerson

person1和person2都是實(shí)例對象所以person1和person2的isa指針指向的都是類對象，

所以說，如果對象沒有添加KVO監(jiān)聽那么它的isa指向的就是自己原來的類對象，如下圖

    person2.isa == DLPerson

image.png

當(dāng)一個對象添加了KVO的監(jiān)聽時，當(dāng)前對象的isa指針指向的就不是你原來的類，指向的是另外一個類對象，如下圖

    person1.isa == NSKVONotifying_DLPerson

image.png

NSKVONotifying_DLPerson類是 Runtime動態(tài)創(chuàng)建的一個類，在程序運(yùn)行的過程中產(chǎn)生的一個新的類。
NSKVONotifying_DLPerson類是DLPerson的一個子類。
NSKVONotifying_DLPerson類存在自己的 setAge:、class、dealloc、isKVOA...方法。
當(dāng)我們DLperson的實(shí)例對象調(diào)用setAge方法時，
實(shí)例對象的isa指針找到類對象，然后在類類對象中尋找相應(yīng)的對象方法，如果有則調(diào)用，
如果沒有則去superclass指向的父類對象中尋找相應(yīng)的對象方法，如果有則調(diào)用，
如果未找到相應(yīng)的對象方法則會報：unrecognized selector sent to instance 錯誤
由于上圖可分析出我們的person1的isa指針指向的類對象是NSKVONotifying_DLPerson，并且NSKVONotifying_DLPerson中還帶有setAge: 方法，所以：
```
///> person1的setAge方法走的是NSKVONotifying_DLPerson類中的setAge方法，
///> 并且在KVO監(jiān)聽中實(shí)現(xiàn)了[superclass setAge:age];，
[self.person1 setAge:20]; 

///> person2的setAge方法走的是DLPerson中的setAge:方法，
[self.person2 setAge:30]; 
```
上次代碼所示，兩個實(shí)例對象person1和person2都走了DLPerson的setAge:方法，只是添加了KVO的person1在自己的setAge方法中添加了 其他操作。
傳遞person真正的類，查看方法列表

 [self printMethodNameOfClass:object_getClass(self.person1)];
 [self printMethodNameOfClass:object_getClass(self.person2)];

- (void)printMethodNameOfClass:(Class)cls {
    unsigned int count;
    // 獲得方法數(shù)組
    Method *methodList = class_copyMethodList(cls, &count);
    // 存儲方法名
    NSMutableString *methodNames = [NSMutableString string];
    // 遍歷所有方法
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        // 獲得方法
        Method method = methodList[i];
        
        // 獲得方法名
        NSString *methodName = NSStringFromSelector(method_getName(method));
        
        // 拼接方法
        [methodNames appendString:methodName];
        [methodNames appendString:@","];
    }
    // 釋放
    free(methodList);
    
    NSLog(@"%@, %@", cls, methodNames);
}

打印結(jié)果：

image.png

其他操作猜想 偽代碼！：

///> NSKVONotifying_DLPerson.m 文件

#import "NSKVONotifying_DLPerson.h"

@implementation NSKVONotifying_DLPerson

- (void)setAge:(int)age{
  _NSSetIntValueAndNotify();  ///> 文章末尾 知識點(diǎn)補(bǔ)充小結(jié)有此方法來源
}

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

- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key{
  ///> 通知監(jiān)聽器 key發(fā)生了改變
  [observe observeValueForKeyPath:key ofObject:self change:nil context:nil];
}

@end

_NSSetIntValueAndNotify();

5. KVO的調(diào)用順序

由于我們的NSKVONotifying_DLPerson類不能參與編譯所以可以在 DLPerson.m中重寫它父類的方法代碼如下：

///> ViewController.m文件

#import "ViewController.h"
#import "DLPerson.h"
@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) DLPerson *person1;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.person1 = [[DLPerson alloc]init];
    self.person1.age = 10;

    ///> person1添加kvo監(jiān)聽
    NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
    [self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    [self.person1 setAge:20];
}

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
    NSLog(@"監(jiān)聽到了%@的%@屬性發(fā)生了改變%@",object,keyPath,change);
}

- (void)dealloc{
    ///> 使用結(jié)束后記得移除
    [self.person1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}

@end

///> DLPerson.m文件

#import "DLPerson.h"

@implementation DLPerson

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

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

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

輸出結(jié)果：

willChangeValueForKey
didChangeValueForKey - begin
監(jiān)聽到了<DLPerson: 0x60000041afe0>的age屬性發(fā)生了改變{
    kind = 1;
    new = 20;
    old = 10;
}
didChangeValueForKey - end

調(diào)用willChangeValueForKey:
調(diào)用原來的setter實(shí)現(xiàn)
調(diào)用didChangeValueForKey:

總結(jié)：didChangeValueForKey:內(nèi)部會調(diào)用observer的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法

三. 知識點(diǎn)補(bǔ)充

1. _NSSetIntValueAndNotify();方法來源

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.person1 = [[DLPerson alloc]init];
    self.person1.age = 10;

    self.person2 = [[DLPerson alloc]init];
    self.person2.age = 20;

    ///> person1添加kvo監(jiān)聽
    NSLog(@"person添加KVO之前 - person1：%@， person2：%@",object_getClass(self.person1), object_getClass(self.person2));

    NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
    [self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];

    NSLog(@"person添加KVO之后 - person1：%@， person2：%@",object_getClass(self.person1), object_getClass(self.person2));
}

輸出結(jié)果：

person添加KVO之前 - person1：DLPerson， person2：DLPerson

person添加KVO之后 - person1：NSKVONotifying_DLPerson， person2：DLPerson

由此可見在沒有為person1添加KVO之前 person1.isa指針仍然是DLPerson

那么我們就可以使用- (IMP)methodForSelector:(SEL)aSelector;去查看實(shí)現(xiàn)方法的地址，的具體方法代碼如下：

///> person1添加kvo監(jiān)聽
    NSLog(@"person添加KVO之前 - person1：%p， person2：%p \n",[self.person1 methodForSelector:@selector(setAge:)], [self.person2 methodForSelector:@selector(setAge:)]);

    NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
    [self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];

    NSLog(@"person添加KVO之后 - person1：%p， person2：%p \n",[self.person1 methodForSelector:@selector(setAge:)], [self.person2 methodForSelector:@selector(setAge:)]);
}

輸出結(jié)果：

person添加KVO之前 - person1：0x10852a560， person2：0x10852a560 
person添加KVO之后 - person1：0x108883fc2， person2：0x10852a560

由此可見，在添加之前person1和person2實(shí)現(xiàn)的setAge方法是一個，添加之后person1的setAge方法就有了變化。

然后我們打入短點(diǎn)去查看實(shí)現(xiàn)的方法：

image.png

在控制臺中使用 p (IMP)方法地址 來打印得到方法的名稱。所以我們在添加KVO之后的 setAge: 方法調(diào)用了 _NSSetIntValueAndNotify() 。

如果定義的屬性是類型是double則調(diào)用的是_NSSetDoubleValueAndNotify()
大家可以自己測試一下。
此方法在Foundtion框架中有對應(yīng)的
NSSetDoubleValueAndNotify()
NSSetIntValueAndNotify()
NSSetCharValueAndNotify()
...

2. NSKVONotifying_DLPerson的isa指針指向哪里？

在 KVO的本質(zhì)分析 中我們得知，添加了KVO監(jiān)聽的實(shí)例對象isa指針指向了NSKVONotifying_DLPerson類，那么NSKVONotifying_DLPerson的isa指針的指向？

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.person1 = [[DLPerson alloc]init];
    self.person1.age = 10;

    self.person2 = [[DLPerson alloc]init];
    self.person2.age = 20;

    ///> person1添加kvo監(jiān)聽
    NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
    [self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];

    NSLog(@"類對象 - person1: %@<%p>   person2: %@<%p>",
          object_getClass(self.person1),  ///> self.person1.isa  類名
          object_getClass(self.person1),  ///> self.person1.isa
          object_getClass(self.person2),  ///> self.person1.isa  類名
          object_getClass(self.person2)  ///> self.person1.isa
          );

    NSLog(@"元類對象 - person1: %@<%p>   person2: %@<%p>",
          object_getClass(object_getClass(self.person1)),  ///> self.person1.isa.isa 類名
          object_getClass(object_getClass(self.person1)),  ///> self.person1.isa.isa
          object_getClass(object_getClass(self.person2)),  ///> self.person2.isa.isa 類名
          object_getClass(object_getClass(self.person2))  ///> self.person2.isa.isa
          );
}

輸出結(jié)果：

類對象 - person1: NSKVONotifying_DLPerson<0x6000002cef40>   person2: DLPerson<0x1002c9048>
元類對象 - person1: NSKVONotifying_DLPerson<0x6000002cf210>   person2: DLPerson<0x1002c9020>

結(jié)果發(fā)現(xiàn)：每一個類對象的地址是不一樣的，而且元類對象的地址也不一樣的，所以我們可以認(rèn)為 NSKVONotifying_DLPerson類有自己的元類對象， NSKVONotifying_DLPerson.isa指向著自己的元類對象。

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iOS底層原理總結(jié)篇-- 深入理解 KVO 實(shí)現(xiàn)機(jī)制

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一. KVO的實(shí)現(xiàn)原理

1. 什么是KVO？

2. KVO簡單的實(shí)現(xiàn)

3. KVO存在的疑問

4. KVO的本質(zhì)分析

5. KVO的調(diào)用順序

三. 知識點(diǎn)補(bǔ)充

1. _NSSetIntValueAndNotify();方法來源

2. NSKVONotifying_DLPerson的isa指針指向哪里？

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2. NSKVONotifying_DLPerson的isa指針指向哪里？