KVO的本质
KVO全称Key-Value Observing,键值监听。
KVO是OC对观察者设计模式的一种实现,注册一个观察者时,调用addObserver: forKeyPath:options: context:,观察者观察A的属性,系统在运行时,动态创建一个NSKVONotifying_A类,将A的isa指针指向这个类。NSKVONotifying_A是原来类的子类,来重写原来类的setter方法。这段话相信在很多博客中都看到过,当然这样回答KVO的本质是正确,今天我们就围绕这段话,来探索KVO的本质。
上述代码中可以看出,在添加监听之后,当person1的age属性的值在发生改变时,就会通知到监听者,执行监听者的observeValueForKeyPath方法。
我们知道,OC中赋值的操作都是调用了对象的set方法,我们重写了Person类的setAge方法之后,加入断点,重新运行点击屏幕后发现,person1和person2对象都调用了setAge方法,person1由于增加了监听,执行完 setAge方法之后还会执行监听器的observeValueForKeyPath方法。
这就说明KVO在运行时对person1对象做了一些操作,从而使调用了setAge方法之后执行其他方法,究竟做了一些什么改变呢?
为了验证这个问题,我们在给person1添加监听器之前加入查看person1和person2的类对象的代码:
NSLog(@"person1添加KVO监听之前 - %@ %@",
object_getClass(self.person1),
object_getClass(self.person2));
在给person1添加监听器之后加入查看person1和person2的类对象的代码:
NSLog(@"person1添加KVO监听之后 - %@ %@",
object_getClass(self.person1),
object_getClass(self.person2));
打印输出的结果为:
person1添加KVO监听之前 - Person Person
person1添加KVO监听之后 - NSKVONotifying_Person Person
经过试验分析我们发现,person1对象经过添加监听操作之后,person1对象的isa指针由之前的指向类对象Person变为指向NSKVONotifyin_Person类对象,而person2对象的isa指针指向没有任何改变。也就是说一旦person1对象添加了KVO监听以后,其isa指针就会发生变化,因此setAge方法的执行效果就不一样了。
我们可以分析person2对象在内存中是如何存储的,然后通过对比person1和person2来进一步分析KVO的底层实现。
首先我们知道,person2在调用setAge方法的时候,首先会通过person2对象中的isa指针找到Person类对象,然后在类对象中找到setAge方法,然后找到方法对应的实现:
但是person1对象的isa指针的指向已经在添加了KVO之后发生了改变,指向了NSKVONotifyin_Person这个类对象。NSKVONotifyin_Person其实是Person的子类,NSKVONotifyin_Person的isa指针指向Person。所以person1对象在调用setAge方法时,会根据自己的isa指针先找到NSKVONotifyin_Person这个类,在NSKVONotifyin_Person这个类中找到setAge方法的相关实现:
经过查看底层源码和相关资料分析们可以知道,NSKVONotifyin_Person中的setAge方法中其实调用了 Fundation框架中C语言函数_NSsetIntValueAndNotify,而_NSsetIntValueAndNotify内部做的操作相当于,首先调用willChangeValueForKey方法,之后调用父类的setAge方法对成员变量赋值,最后调用didChangeValueForKey方法。其中didChangeValueForKey中会调用监听器的监听方法,最终来到监听者的observeValueForKeyPath方法。
根据函数名可以知道,这些函数的调用取决与添加KVO监听的属性类型。
NSKVONotifyin_Person的内部结构
NSKVONotifyin_Person作为Person的子类,其superclass指针指向Person类,并且NSKVONotifyin_Person内部的setAge方法做了单独的实现。我们可以通过runtime的方法去分别打印person1和person2两个对象和NSKVONotifyin_Person类对象内存储的对象方法:
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
self.person1 = [[Person alloc] init];
self.person1.age = 1;
self.person2 = [[Person alloc] init];
self.person2.age = 2;
// 给person1对象添加KVO监听
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:@"123"];
[self printMethods: object_getClass(self.person1)];
[self printMethods: object_getClass(self.person2)];
[self.person1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}
- (void) printMethods:(Class)cls
{
unsigned int count ;
Method *methods = class_copyMethodList(cls, &count);
NSMutableString *methodNames = [NSMutableString string];
[methodNames appendFormat:@"%@ : ", cls];
for (int i = 0 ; i < count; i++) {
Method method = methods[i];
NSString *methodName = NSStringFromSelector(method_getName(method));
[methodNames appendString: methodName];
[methodNames appendString:@" "];
}
NSLog(@"%@",methodNames);
free(methods);
}
打印输出:
MJPerson : setAge:, age,
NSKVONotifying_MJPerson : setAge:, class, dealloc, _isKVOA,
通过上述试验发现NSKVONotifyin_Person
中有4个对象方法。分别为setAge:
、class
、dealloc
、_isKVOA
,我们就可以画出NSKVONotifyin_Person
的内存结构以及方法调用顺序:
我们通过代码打印person1对象添加了KVO监听之后的class发现,返回的仍旧是Person
NSLog(@"%@,%@",[person1 class],[person1 class]);
打印结果为:
Person,Person
很明显,NSKVONotifyin_Person是重写了class方法的,如果没有重写的话,返回person1的isa指针指向的类打印结果应该是NSKVONotifyin_Person,但是苹果官方不希望将NSKVONotifyin_Person类的内部实现暴露出来,所以在内部重写了class方法,直接返回Person类,所以我们在调用person1的class方法时,返回的是Person类。
至此,我们就可以回答上篇文章预留的问题了:
1、KVO的本质是什么?
当我们给对象注册一个观察者添加了KVO监听时,系统会修改这个对象的isa指针指向。在运行时,动态创建一个新的子类,NSKVONotifying_A类,将A的isa指针指向这个子类,来重写原来类的set方法;set方法实现内部会顺序调用willChangeValueForKey方法、原来的setter方法实现、didChangeValueForKey方法,而didChangeValueForKey方法内部又会调用监听器的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:监听方法。
2、如何手动触发KVO?
实现调用willChangeValueForKey和didChangeValueForKey方法。
3、直接修改成员变量会触发KVO吗?
不会的,应该触发KVO需要通过set方法修改值,在set方法中调用willChangeValueForKey和didChangeValueForKey方法才能触发KVO。