iOS 底层学习20

前言

iOS 底层第20天的学习。今天分享的内容是 KVO 一些你从未涉及到的东西。

What is KVO ?

• 查看 苹果官方文档

• KVO : Key-Value Observing 是一种机制，当其他对象的特定属性发送变化时会通知某个对象

KVO 如何使用

• 使用 KVO，首先你必须确定被观察的对象是否支持。如果你的对象继承 NSObject 且通过常规的方式创建属性。你的对象和属性会自动支持 KVO，也可以手动支持。
• 其次，你需要把观察者 Person 注册到被观察者的 Account 上。Person 发送一个 addObserver:forKeyPath:options:context: 消息给 Account

• 为了能够接受到来自 Account 的消息，Person 观察者需要实现一个接口observeValueForKeyPath:ofObject:change:context， Account将会发送一个消息给Person在任何时间点 keyPath 发生变化。Person 也能根据通知的变化采取相应的措施。

• 最后，当不再需要通知时，至少在观察者 deallocated之前通过 Person 对象移除册从Account 发送消息 removeObserver:forKeyPath:

• 小结：kvo三部曲
  • 第一步：receive observer
  • 第二步：observed property of an object changes
  • 第三步：remove observer

第一步：receive observer

 [self.xk_student addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:NULL];

第二步： observed property of an object changes

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

第三步：remove observer

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

• 给 name 进行赋值

  self.xk_student.name = @"emiya";

• 打印输出👇

addObserver 参数分析

Options

• 可传入4个类型，分别是👇

Context

• 先来看一下官方的解释 👇

大致的意思就是： context pointer 在更改通知中传递回观察者的任意数据，您可以指定NULL 和 key path 来确定更改通知的来源,但是这种方法可能会导致对象出现问题，因为其超类出于不同的原因也会观察同一个 key path。
一种更安全、更可扩展的方法是使用 Context来确保您收到的通知是针对您的观察者而不是超类的。

• 写个🌰 看一下

    self.xk_student  = [XKStudent new];
    self.xku_student = [XKUniversityStudent new];
   // XKUniversityStudent 继承 XKStudent
  // 给 xk_student  和 xku_student 同事注册对 name 的监听
    [self.xk_student addObserver:self forKeyPath:@"name"
                         options:(NSKeyValueObservingOptionNew) context:XKStudentContext];
  
    [self.xku_student addObserver:self forKeyPath:@"name"
                         options:(NSKeyValueObservingOptionNew) context:XKUniversityStudentContext];

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
    if(context == XKStudentContext) {
        NSLog(@"\n change %@ \n XKStudentContext",change);
    }else if (context == XKUniversityStudentContext){
        NSLog(@"\n change %@ \n XKUniversityStudentContext",change);
    }
}

• 给 name 赋值

    self.xk_student.name = @"emiya";
    self.xku_student.name = @"un emiya";

• 打印输出结果

• 小结： Context 就是一个标识，为了就是当 key path 相同时用来区分子类和分类监听同一个属性

automatic for Observers

• 我们可以设置 automaticallyNotifiesObserversForKey 返回 NO

@implementation XKStudent
+ (BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key {
   return NO;
}

• 设置 No以后对属性的监听就失效了，你也可以用 key 进行判断，对某一个属性进行设置。

mutableArray for Observe

• 我们再试一下如何对可变数组对象进行监听

    // 可变数组观察，先观察再变值
    self.xk_student.dataArray = [NSMutableArray array];
    [self.xk_student addObserver:self forKeyPath:@"dataArray"
                         options:(NSKeyValueObservingOptionNew) context:NULL];

   [[self.xk_student mutableArrayValueForKey:@"dataArray"] addObject:@"数组元素1"];

• 打印输出

• 这里有个坑点就是必须调用 mutableArrayValueForKey:@"dataArray"]，不能使用 self.xk_student.dataArray

KVO 底层原理

• KVO 底层实现详情

根据官方文档 👇

• KVO的实现使用了一个叫做 isa-swizzing 的技术。而 isa-swizzing 可以理解为 isa 指向的替换 （如不清楚 isa 的可以看下这篇文章）
• isa指针指向一个维护分派表的对象类。这个分派表本质上包含指向类实现的方法的指针以及其他数据。
• 当一个观察者为一个对象的属性注册时，被观察对象的 isa 指针被修改，指向一个中间类而不是真正的类。因此，isa 指针的值不一定反映实例的实际类。
• 你决不能依赖isa指针来确定类的成员。相反，你应该使用class方法来确定对象实例的类。

• 说真心话技术这种官方文档翻译过来真心好难理解，因此还是需要用技术的方式去验证。
• 进入lldb 进行调试

• 由输出可知 当 进行了 addObserver 后 isa -> NSKVONotifying_XKStudent

这个 NSKVONotifying_XKStudent 到底是什么呢？ NSKVONotifying_XKStudent 与 XKStudent 有何关系呢？

• 继续lldb 进行调试

• 由👆可知 XKStudent 与 NSKVONotifying_XKStudent 是父子关系
• 继续调试分析 NSKVONotifying_XKStudent 里面到底有什么呢？
• lldb 分析👇

• 根据输出结果可知 NSKVONotifying_XKStudent 有4个 Method
  • setName:
  • class
  • dealloc
  • _isKOVA

那这4个Method里面到底做了什么的？

• _isKOVA 其实就是一个标识。判断是不是 KVO 生成的。

• class 进行分析，输出👇
  

你是否有疑问 isa -> NSKVONotifying_XKStudent ,为何不输出 NSKVONotifying_XKStudent。 其实 class 已经做了处理，对外部让我们开发人员看到的永远都是 XKStudent。可以简单理解为：做了一次掩饰。

• dealloc 字面理解就是销毁。
  当我们在 addObserver 的时 isa -> NSKVONotifying_XKStudent。那何时把isa 指回去呢？
  对 dealloc 进行分析，输出👇

由输出可知， 当 removeObserver 的时 ， isa -> XKStudent，故能推导出其实在 dealloc 时候又把 isa 指回了 XKStudent

• setName: 从字面理解就是 setter方法

疑问1：假设 KVO 对 setter 可以进行监听观察，那它是否也会对 成员变量 进行观察呢？

开始进行验证

// 添加成员变量
@interface XKStudent : NSObject{
    @public
    NSString *age;
}
// 添加观察
 [self.xk_student addObserver:self forKeyPath:@"name"
                         options:(NSKeyValueObservingOptionNew) context:NULL];
[self.xk_student addObserver:self forKeyPath:@"age"
                         options:(NSKeyValueObservingOptionNew) context:NULL];
// 进行赋值
self.xk_student.name = @"emiya";
self.xk_student->age = @"20";
// 监听
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
    NSLog(@"\n change %@",change);
}

打印输出👇

 change {
    kind = 1;
    new = emiya;
}

从输出结果可知：KVO 只会对属性 setter 进行监听，无法对成员变量进行监听。

疑问2：已知 isa -> NSKVONotifying_XKStudent ，那么 setName: 肯定是 NSKVONotifying_XKStudent 对其进行了赋值操作。那如果 isa -> XKStudent 那么 name是否已经有值了？

开始进行验证

由输出可知：在 isa -> XKStudent 后，name 已经有值了 。

疑问3：可以肯定是在 KVO_XKStudent 这一级进行了 name 的赋值，那在 XKStudent 里的 name 是何时进行赋值的呢？

开始在 lldb 里进行符号断点

watchpoint  set variable self->_xk_student->_name

输出👇

bt 打印堆栈

由👆可知
-> 1.touche'sBegin 进行 KVO_XKStudent.setName:
-> 2.Foundation:_NSSetObjectValueAndNotify
-> 3.Foundation:-[NSObject(NSKeyValueObservingPrivate) _changeValueForKey:key:key:usingBlock:]
->4.Foundation:-[NSObject(NSKeyValueObservingPrivate) _changeValueForKeys:count:maybeOldValuesDict:maybeNewValuesDict:usingBlock:]

进入 4.Foundation:-[NSObject(NSKeyValueObservingPrivate) 查看汇编

在最后 using block 把值返回

进入 2.Foundation:_NSSetObjectValueAndNotify 查看汇编

_implicitObservationInfo 会发送一个通知 ，这个通知就会来到 NSKeyValueDidChange
最后来到 _observeValueForKeyPath:ofObject:。

• 小结：解释动态子类 KVO_XKStudent setter 到底做了什么。
  其实就是调用了父类 Student setter 方法，然后在 valueDidChange 后发起一个通知说明值 已经赋值完毕了，最后来到 observeValueForKeyPath。

KVO 底层原理流程总结