KVO

1.KVO概念

KVO(Key - Value - Observing)即键值观察，它提供一种机制，当被观察的对象的属性发生改变后，对象会接收到通知，从而做出相应的改变。

2.KVO实现原理

　　这里要说一个isa指针，在Objective-C中，任何类的定义都是对象。类和类的实例（对象）没有任何本质上的区别。任何对象都有isa指针。

　　那么什么是类呢？在xcode中用快捷键Shift＋Cmd＋O 打开文件objc.h 能看到类的定义：

　　

　　可以看出:

　　Class 是一个 objc_class 结构类型的指针, id是一个 objc_object 结构类型的指针.

　　我们再来看看 objc_class 的定义：

　　稍微解释一下各个参数的意思：

　　isa：是一个Class 类型的指针. 每个实例对象有个isa的指针,他指向对象的类，而Class里也有个isa的指针, 指向meteClass(元类)。元类保存了类方法的列表。当类方法被调用时，先会从本身查找类方法的实现，如果没有，元类会向他父类查找该方法。同时注意的是：元类（meteClass）也是类，它也是对象。元类也有isa指针,它的isa指针最终指向的是一个根元类(root meteClass).根元类的isa指针指向本身，这样形成了一个封闭的内循环。

　　super_class：父类，如果该类已经是最顶层的根类,那么它为NULL。

　　version：类的版本信息,默认为0

　　info：供运行期使用的一些位标识。

　　instance_size：该类的实例变量大小

　　ivars：成员变量的数组

再来看看各个类实例变量的继承关系：

 

　　每一个对象本质上都是一个类的实例。其中类定义了成员变量和成员方法的列表。对象通过对象的isa指针指向类。

　　每一个类本质上都是一个对象，类其实是元类（meteClass）的实例。元类定义了类方法的列表。类通过类的isa指针指向元类。

　　所有的元类最终继承一个根元类，根元类isa指针指向本身，形成一个封闭的内循环。

　　原理：每一个对象都有一个isa指针，这个对象根据isa指针去寻找它所归属的类，当我们给一个对象注册观察者的时候，系统会在运行时给这个对象创建一个子类，这个子类继承于当前对象归属的类，并把当前对象的isa指针指向这个子类，于是当前对象就变成了这个子类的一个实例。那么这个子类内部做了什么操作呢？其实这个子类重写了set方法，当原对象在调用set方法赋值的时候，会根据isa指针到新建子类的方法列表去寻找set方法的IMP，此时这个重写的set方法会对所有观察这个属性的对象发出通知，于是原有的对象会作出改变。

深入剖析:

　　Apple 使用了 isa 混写（isa-swizzling）来实现 KVO 。当观察对象A时，KVO机制动态创建一个新的名为： NSKVONotifying_A的新类，该类继承自对象A的本类，且KVO为NSKVONotifying_A重写观察属性的setter 方法，setter 方法会负责在调用原 setter 方法之前和之后，通知所有观察对象属性值的更改情况。

• NSKVONotifying_A类剖析：在这个过程，被观察对象的 isa 指针从指向原来的A类，被KVO机制修改为指向系统新创建的子类 NSKVONotifying_A类，来实现当前类属性值改变的监听；
• 所以当我们从应用层面上看来，完全没有意识到有新的类出现，这是系统“隐瞒”了对KVO的底层实现过程，让我们误以为还是原来的类。但是此时如果我们创建一个新的名为“NSKVONotifying_A”的类()，就会发现系统运行到注册KVO的那段代码时程序就崩溃，因为系统在注册监听的时候动态创建了名为NSKVONotifying_A的中间类，并指向这个中间类了。
• 因而在该对象上对 setter 的调用就会调用已重写的 setter，从而激活键值通知机制。

• KVO键值观察依赖于NSObject的两个方法：willChangeValueForKey和didChangevlueForKey，即在键值改变前后分别调用这两个方法，然后在这两个方法的中间调用父类set方法赋值。
• 被观察属性发生改变之前，willChangeValueForKey:被调用，通知系统该 keyPath 的属性值即将变更；当改变发生后， didChangeValueForKey: 被调用，通知系统该 keyPath 的属性值已经变更；之后observeValueForKey:ofObject:change:context: 也会被调用。且重写观察属性的setter 方法这种继承方式的注入是在运行时而不是编译时实现的。

KVO为子类的观察者属性重写调用存取方法的工作原理在代码中相当于：

-(void)setName:(NSString *)newName
{
  [self willChangeValueForKey:@"name"];    //KVO在调用存取方法之前总调用
  [super setValue:newName forKey:@"name"]; //调用父类的存取方法
  [self didChangeValueForKey:@"name"];     //KVO在调用存取方法之后总调用
}

示例验证

//Person类
@interface Person : NSObject
@property (nonatomic,copy) NSString *name;
@end

//controller
Person *per = [[Person alloc]init];
//断点1
[per addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];
//断点2
per.name = @"小明";
[per removeObserver:self forKeyPath:@"name"];
//断点3

运行项目，

• 在断点1位置：

• 可以看到isa指向Person类,我们也可以使用lldb命令查看：

  (lldb) po [per class]
  Person
  (lldb) po object_getClass(per)
  Person
  (lldb)
  

• 在断点2位置：

(lldb) po [per class]
Person
(lldb) po object_getClass(per)
NSKVONotifying_Person
(lldb)

• 在断点3位置：

(lldb) po [per class]
Person
(lldb) po object_getClass(per)
Person
(lldb)

　　上面的结果说明，在per对象被观察时，framework使用runtime动态创建了一个Person类的子类NSKVONotifying_Person，而且为了隐藏这个行为，NSKVONotifying_Person重写了- class方法返回之前的类，就好像什么也没发生过一样。但是使用object_getClass()时就暴露了，因为这个方法返回的是这个对象的isa指针，这个指针指向的一定是个这个对象的类对象

 

3.KVO的特点

由于KVO内部实现的原理是重写了set方法，因此只有当被观察对象的属性调用set方法赋值的时候才会执行KVO的的回调方法。所以如果直接对属性的成员变量直接赋值那么不会触发KVO。

4.KVO的调用步骤

1.注册观察者
2.在回调方法中处理事件
3.移除观察者

5.代码实践

    self.changeStr = @"您好";
    [self addObserver:self forKeyPath:@"changeStr" options:NSKeyValueObservingOptionNew|NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
    self.changeStr = @"大家都好";


-(void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context
{
    NSLog(@"被改变的属性是%@",keyPath);
    NSString *str = [change   objectForKey:NSKeyValueChangeNewKey];
    NSString *odlStr = [change   objectForKey:NSKeyValueChangeOldKey];
    NSLog(@"旧属性是%@",odlStr);
    NSLog(@"新属性是%@",str);
}

输出结果：

 

一个Demo：

 

在LYXItem.h文件

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface LYXItem : NSObject

@property(nonatomic, copy) NSString *name;
@property(nonatomic, copy) NSString *price;

@end

在LYXItemView.h文件

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "LYXItem.h"

@interface LYXItemView : NSObject

@property(nonatomic, weak) LYXItem *item;

- (void) showItemInfo;

@end

在LYXItemView.m中

#import "LYXItemView.h"

@implementation LYXItemView

@synthesize item = _item;

- (void)showItemInfo
{
    NSLog(@"item名为：%@, 价格为： %@",self.item.name, self.item.price);
}


- (void)setItem:(LYXItem *)item
{
    self -> _item = item;
    //为item添加监听器，监听item的name的属性的变化
    [self.item addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];
    
    [self.item addObserver:self forKeyPath:@"price" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];
}


- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context
{
    NSLog(@"---------------------------observeValueForKeyPath------------------------");
    NSLog(@"被修改的keyPath为：%@",keyPath);
    NSLog(@"被修改的对象为：%@",object);
    NSLog(@"新被修改的属性值是：%@",[change objectForKey:@"new"]);
    NSLog(@"被修改的上下文是：%@",context);
}


@end

在运行文件中

    LYXItem *item = [[LYXItem alloc] init];
    item.name = @"IOS";
    item.price = @"6888";
    
    LYXItemView *lyxView = [[LYXItemView alloc] init];
    lyxView.item = item;
    [lyxView showItemInfo];
    
//    更改item的值，触发监听器的方法
    item.name = @"Android";
    item.price =@"1999";

打印结果：