文章目录

1. 简介
2. 基本使用
- 2.1 设置观察者
- 2.2 接收属性改变消息
- 2.3 移除观察者
- 2.4 KVO 使用实例
3. 原理剖析
- 3.1 KVO 的实现
- 3.2 NSKVONotifying_XXX类探究
- 3.3 NSKVONotifying_XXX 中 setter 方法的实现
4. 面试题解析
- 4.1 KVO的是如何实现的？
- 4.2 如何手动触发KVO？
- 4.3 直接改变成员变量会触发KVO吗？
参考资料

1. 简介

KVO 是 Key Value Observe 的缩写，主要通过为需要监听的对象属性设置观察者，让观察者接收到属性值改变的消息通知，是 iOS 对观察者模式的一种实现。

2. 基本使用

2.1 设置观察者

当我们需要这个为某个对象设置观察者时，可以使用一下方法：

- (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPathoptions:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context;

方法中各参数的含义：

observer：观察者对象

keyPath：需要观察的属性在对象中的路径，相关解释如下：

// 汽车类
@interface Car : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *brandName; // 汽车品牌名称
@end// Person 类
@interface Person : NSObject
@property (nonatomic, assign) NSInteger age; // 年龄
@property (nonatomic, strong) Car *car;      // 持有的汽车对象
@endPerson *p = [Person new];
// 如果要监听这个人的年龄，keyPath 为 @"age"
// 如果要监听这个人的汽车的品牌名称，keyPath 为 @"car.brandName"

options：监听选项，用于设置属性改变后需要接收的值。该枚举类型的定义如下：

typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, NSKeyValueObservingOptions) {// 提供属性改变后的新值NSKeyValueObservingOptionNew = 0x01,// 提供属性改变前的旧值  NSKeyValueObservingOptionOld = 0x02,// 如果指定，则在添加观察者的时候（注册方法返回前）立即发送一个通知给观察者，NSKeyValueObservingOptionInitial API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0)) = 0x04,// 如果指定，则在每次修改属性时，会在修改通知被发送之前预先发送一条通知给观察者，与-willChangeValueForKey:被触发的时间是相对应的。NSKeyValueObservingOptionPrior API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0)) = 0x08
};

context：上下文信息，会随着监听到的信息一起传给观察者，可以设置为nil。

2.2 接收属性改变消息

如果某个类成为了观察者，就需要重写以下方法。当监听的属性值被改变时，方法就会被调用。

/// @param keyPath 发生改变的属性路径
/// @param object 对应的观察者对象
/// @param change 可以根据监听选项获取到相应值的字典
/// @param context 在注册观察者时传入的上下文信息
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context;

2.3 移除观察者

我们可以通过两种以下方法移除观察者。根据 Foundation 框架中的注释表述，通常我们只要使用方法 2 就可以了。

但是当我们对同一个对象的同一属性多次添加同一个观察者，但传入不同的上下文信息(context)时，我们就必须要使用方法 1 进行移除，同时传入的上下文信息(context)要与添加时相对应。

// 1
- (void)removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath context:(nullable void *)context API_AVAILABLE(macos(10.7), ios(5.0), watchos(2.0), tvos(9.0));// 2
- (void)removeObserver:(NSObject *)observerforKeyPath:(NSString *)keyPath;

注意：addObserver: 和 removeObserver: 必须成对出现，否则会在观察者被释放后，因为收到 KVO 监听的消息导致 Crash。官方建议在 init 方法中添加观察者，dealloc方法中移除观察者，以保证它们可以成对出现。

2.4 KVO 使用实例

接下来我们以一个简单的实例来演示 KVO 的使用。首先创建一个只包含 age 属性的 Person，用来作为被监听的对象。

/// Person 类
@interface Person : NSObject
@property(nonatomic, assign) NSInteger age; // 年龄属性
@end

在本例中，我们给 person 对象的 age 属性添加一个监听器，当用户点击屏幕时，会更改 person 对象的 age 属性的值，进行触发 KVO。

@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) Person *person; // person对象
@end@implementation ViewController- (void)dealloc {// 移除观察者[self.person removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}- (void)viewDidLoad {[super viewDidLoad];// 初始化，并设置 age 的初始值self.person = [[Person alloc] init];self.person.age = 18;// 监听选项，这里选择“原来的值”和“改变后的值”NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;// 为属性 person 添加观察者[self.person addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
}/// 屏幕的触摸事件
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {// 改变 age 的值self.person.age = 19;
}- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context {NSLog(@"keyPath: %@,\n object: %@,\n change: %@,\n context: %@", keyPath, object, change, context);
}@end

在点击屏幕之后，我们可以看到控制台打印出了以下信息：

可以看到，我们可以根据监听选项获取到该属性改变前和改变后的值。通常我们会根据 keyPath 和 object 来区分对不同属性的监听，然后改变的值来进行相应操作。

3. 原理剖析

学习一样知识，不能总停留在使用的表层，应该深入去学习它内部的实现原理，下面我们就一步步学习 KVO 的实现原理。

3.1 KVO 的实现

我们利用 runtime 提供的 object_getClass() 函数去获取对象在添加 KVO 监听前和添加 KVO 监听后，isa 指针所指向的类对象。

NSLog(@"person 添加KVO监听之前 - %@", object_getClass(self.person));// 监听选项，这里选择“原来的值”和“改变后的值”
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
// 为属性 person 添加观察者
[self.person addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];NSLog(@"person 添加KVO监听之后 - %@", object_getClass(self.person));

程序运行后可以看到控制台打印的结果：

可以发现，在添加 KVO 监听前，person 对象的 isa 指针是指向 Person 类对象的；而在添加了 KVO 监听后，person 对象的 isa 指针是指向了一个叫 NSKVONotifying_Person 的类对象。

这说明，KVO 的实现是通过 runtime API 生成一个叫 NSKVONotifying_XXX 的类，然后将被监听对象的 isa 指针指向该类对象，以此为基础来实现的。

3.2 NSKVONotifying_XXX类探究

为了能够探究 NSKVONotifying_XXX 的作用，我们可以利用下面的方法将它内部的方法列表打印出来。

// 打印类中所有的方法
- (void)printMethodNamesOfClass:(Class)cls {unsigned int outCount;// 获取方法数组Method *methodList = class_copyMethodList(cls, &outCount);// 存储方法名NSMutableString *methodNames = [NSMutableString string];// 遍历所有方法for (int i = 0; i < outCount; i++) {// 获取方法Method method = methodList[i];// 获取方法名NSString *methodName = NSStringFromSelector(method_getName(method));[methodNames appendString:methodName];if (i != outCount - 1) {[methodNames appendString:@", "];}}free(methodList); // 需要手动释放方案列表内存NSLog(@"%@", methodNames);
}

在添加了 KVO 之后，我们通过下面代码，打印 NSKVONotifying_XXX 中包含的方法。

[self printMethodNamesOfClass:object_getClass(self.person)];

控制台的打印结果如下，可以看到其中包含 setAge:, class, dealloc 和 _isKVOA 四个方法。

从我们的开发经验中，我们不难猜测， KVO 是通过在生成的 NSKVONotifying_XXX 类中重写 setter 方法来实现的。

而对与其他三个方法，这里也给出基于经验猜测的参考解释：

class 是为了对外屏蔽生成 NSKVONotifying_XXX 类，使用者还是认为自己正在使用的是原来的类。

我们在添加 KVO 之后，利用 class 方法获取 person 的类，可以发现返回的还是 Person，这也侧面验证了上述的想法。
```
NSLog(@"person 添加KVO监听之后 - %@", [self.person class]);
```
dealloc 是用于在对象销毁前进行收尾工作。
_isKVO 是为了判断该类是否为了 KVO 而生成的。

3.3 NSKVONotifying_XXX 中 setter 方法的实现

@implementation Person- (void)willChangeValueForKey:(NSString *)key {NSLog(@"[BEGIN] willChangeValueForKey:");[super willChangeValueForKey:key];NSLog(@"[END] willChangeValueForKey:");
}- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key {NSLog(@"[BEGIN] didChangeValueForKey:");[super didChangeValueForKey:key];NSLog(@"[END] didChangeValueForKey:");
}@end

4. 面试题解析

4.1 KVO的是如何实现的？

通过 runtime API 生成 NSKVONotifying_XXX 类，在其中重写所监听属性的 setter 方法，然后将被监听对象的 isa 指针该类对象。

于是，当被监听属性的值通过 setter 方法被修改之后，就会触发 KVO。

4.2 如何手动触发KVO？

我们可以通过调用 willChangeValueForKey: 和 didChangeValueForKey: 来触发 KVO。假如我们在 3.1 的例子中要手动触发 KVO，可以使用下面的代码。

[self.person willChangeValueForKey:@"age"];
[self.person didChangeValueForKey:@"age"];

4.3 直接改变成员变量会触发KVO吗？

@interface Person : NSObject {@publicNSInteger _age; // 成员变量
}
@property(nonatomic, assign) NSInteger age; // 属性
@end

我们直接对成员变量 _age 进行修改，是不会触发 KVO的。因为 KVO 的触发，需要调用到生成 NSKVONotifying_Person 类中的 setter 方法，直接修改成员变量是不会经过 setter 方法的，所以不会触发 KVO。

参考资料

https://www.cnblogs.com/496668219long/p/4470923.html
https://www.jianshu.com/p/badf5cac0130

看完要记得点赞哦，如果有问题可以提出来，大家交流一下~

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