KVO原理解析

KVO在我们项目开发中，经常被用到，但很少会被人关注，但如果面试一些大公司，针对KVO的面试题可能如下：

• 知道KVO嘛，底层是怎么实现的？
• 如何动态的生成一个类？

今天我们围绕上面几个问题，我们先看KVO底层实现原理，以及怎么自己写一个KVO？

一、KVO

1. KVO定义

KVO：可以监听一个对象的某个属性是否发生了改变，或者通知其他对象的指定属性发生了改变。

2.KVO实现

2.1 监听某个对象的属性

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

2.2 实现协议

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

2.3 移除监听

- (void)removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath;

下面是一个简单的演示：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.

    self.person = [[ZJPerson alloc] init];

    [self.person setName:@"zhangsan"];

    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];

}

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    [self.person setName:@"lisi"];
}

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary *)change context:(void *)context{
    NSLog(@"%@", change);
}

- (void)dealloc{
    [self.person removeObserver:self forKeyPath:@"name"];
}

运行结果

通过以上demo，我们来思考KVO为什么能监听到属性变化，底层又是怎么样实现的呢？

3. KVO底层实现

KVO是通过isa-swizzling技术实现的。运行时根据原类创建一个中间类，这个中间类是原类的子类，并动态修改当前对象的isa指针指向中间类，并且将class 方法重写，返回原类的class。苹果建议通过class 实例方法来获取对象类型。

在查看KVO底层实现，我们首先用runtime在添加监听之前以及之后的类对象

 NSLog(@"%@", object_getClass(self.person));
 [self.person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
 NSLog(@"%@", object_getClass(self.person));

可以查看结果如下：

-- ::18.726028+ KVO[:] ZJPerson
-- ::18.726535+ KVO[:] NSKVONotifying_ZJPerson

通过上面发现，添加监听之后，实例对象的类对象发生了改变，系统自动为我们动态添加了一个NSKVONotifying_+类名的类，改变属性的值是通过setter方法进行实现，很明显是系统已经动态生成了NSKVONotifying_ZJPerson类，并重写了setter方法，新创建的NSKVONotifying_ZJPerson是ZJPerson的子类。所以不可以创建NSKVONotifying_ZJPerson类了，如果创建了NSKVONotifying_ZJPerson类，会报以下错误：

-- ::32.223288+ KVO[:] [general] KVO failed to allocate class pair for name NSKVONotifying_ZJPerson, automatic key-value observing will not work for this class

错误提示的是：创建NSKVONotifying_ZJPerson失败。

那么问题又来了，重写的setter方法内部又做了什么？我们再次利用runtime打印下面方法的实现。

通过上面发现，发现内部调用了Foundation框架的_NSSetObjectValueAndNotify方法，我们再次看看_NSSetObjectValueAndNotify内部的实现过程如下：

. `-[NSObject(NSKeyValueObservingPrivate) _changeValueForKey:key:key:usingBlock:]:
. -[NSObject(NSKeyValueObservingPrivate) _changeValueForKeys:count:maybeOldValuesDict:usingBlock:]:
. [ZJPerson setName:];
. `NSKeyValueDidChange:
. `NSKeyValueNotifyObserver:
. - (void)observeValueForKeyPath:ofObject:change:context

简化成伪代码如下：

1. 调用willChangeValueForKey：
2. 调用原来的setter实现
3. 调用didChangeValueForkey
4. didChangeValueForkey: 内部会调用observer的observeValueForKeyPath方法

 - (void)setName:(NSString *)name{
     _NSSetObjectValueAndNotify();
 }

 void _NSSetObjectValueAndNotify {
 6     [self willChangeValueForKey:@"name"];
 7     [super setName:name];
 8     [self didChangeValueForKey:@"name"];
 }

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

拓展》〉》NSKVONotifying_ZJPerson内部重写了方法？

利用runtime打印方法列表

 unsigned int count;
 Method *methods = class_copyMethodList(object_getClass(self.person), &count);

 for (NSInteger index = ; index < count; index++) {
    Method method = methods[index];

    NSString *methodStr = NSStringFromSelector(method_getName(method));

    NSLog(@"%@\n", methodStr);
 }

打印结果

-- ::07.883400+ KVO[:] setName:
-- ::07.883571+ KVO[:] class
-- ::07.883676+ KVO[:] dealloc
-- ::07.883793+ KVO[:] _isKVOA

发现除了重写了setName: 还重写了class dealloc _isKVOA等方法

调用class方法可能里面实现是：

- (Class) class {
    return [ZXYPerson class]
}

而不是NSKVONotifying_ZJPerson类，为了屏蔽了内部实现，隐藏了该类，如果想查看可以通过runtime的object_getClass()方法获取真实运行时的情况

二、如何动态生成类

说到动态生成一个类，也就是利用了苹果的runtime机制，下面我们来动态创建生成类。

2.1 创建类

Class customClass = objc_allocateClassPair([NSObject class], "ZJCustomClass", );

2.2 添加实例变量

// 添加实例变量
    class_addIvar(customClass, "age", sizeof(int), , "i");

2.3 添加方法，V@:表示方法的参数和返回值

    class_addMethod(customClass, @selector(hahahha), (IMP)hahahha, "V@:");

需要实现的方法：

void hahahha(id self, SEL _cmd)
{
    NSLog(@"hahahha====");
}

- (void)hahahha{
}

然后注册到运行时环境

objc_registerClassPair(customClass);

下面是打印方法列表以及成员变量列表

 #pragma mark - Util

 - (NSString *)copyMethodsByClass:(Class)cls{
     unsigned int count;
     Method *methods = class_copyMethodList(cls, &count);

     NSString *methodStrs = @"";

     for (NSInteger index = ; index < count; index++) {
         Method method = methods[index];

         NSString *methodStr = NSStringFromSelector(method_getName(method));

         methodStrs = [NSString stringWithFormat:@"%@ ", methodStr];
     }

     free(methods);

     return methodStrs;
 }

 - (NSString *)copyIvarsByClass:(Class)cls{
     unsigned int count;
     Ivar *ivars = class_copyIvarList(cls, &count);

     NSMutableString *ivarStrs = [NSMutableString string];

     for (NSInteger index = ; index < count; index++) {
         Ivar ivar = ivars[index];

         NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];  //获取成员变量的名字

         NSString *ivarType = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)]; //获取成员变量的数据类型

         [ivarStrs appendString:@"\n"];
         [ivarStrs appendString:ivarName];
         [ivarStrs appendString:@"-"];
         [ivarStrs appendString:ivarType];

     }

     free(ivars);

     return ivarStrs;
 }

如果想要了解更多的KVO，可以关注更新的博客

https://www.cnblogs.com/guohai-stronger/p/10272146.html

以上就是KVO的基本内容，希望通过本篇博客，大家对KVO原理以及基本使用有更深的了解！！！