KVC 和 KVO详解

KVC 详解

KVC : 键值编码（Key-Value Coding）,它是一种通过key值访问类属性的机制，而不是通过setter/getter方法访问。

1. KVC 常用方法
/*
 取值
 */
// 通过key取值
- (id)valueForKey:(NSString *)key   
// 通过路径取值
- (nullable id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath  
// 找不到key抛出异常
- (nullable id)valueForUndefinedKey:(NSString *)key 

/* 
 修改
 */
// 对属性进行简单赋值
- (void)setValue:(nullable id)value forKey:(NSString *)key  
// 根据路径对属性赋值
- (void)setValue:(nullable id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath 
// 找不到key的时候抛出异常
- (void)setValue:(nullable id)value forUndefinedKey:(NSString *)key
// 同时给多个属性进行赋值
- (void)setValuesForKeysWithDictionary:(NSDictionary<NSString *, id> *)keyedValues;

用代码进行简单的实验

//  Dog.m
@interface Dog ()
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@end

//  Woman.m
@interface Woman ()
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, strong) Dog *dog;
@end

@implementation Woman
-  (instancetype)init 
    self = [super init];
    if (self) {
        Dog *dog = [[Dog alloc]init];
        self.dog = dog;
    }
    return self;
}
- (void)logName {
    NSLog(@"name:%@",self.name);
    NSLog(@"dogName:%@",[self.dog valueForKey:@"name"]);
}

// 调用
Woman *woman = [[Woman alloc]init];
[woman setValue:@"大丫" forKey:@"name"];
[woman setValue:@"二哈" forKeyPath:@"dog.name"];
[woman logName];

// 打印结果
name:大丫
dogName: 二哈
2 .KVC 原理
  • 当调用- (void)setValue:(id)value forKey:(NSString *)key时，KVC底层的执行机制如下:
    1. 首先搜索对应属性的setter (依次寻找setKey: _setKey:)方法
    2. 如果没有找到属性的setter方法，则会检查+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly方法是否返回了YES（该方法默认返回YES）,如果返回了YES, 则KVC机制会搜索类中是否存在该属性的成员变量，也就是_属性名，存在则对该成员变量赋值。搜索成员变量名的顺序是 _key，_isKey，key，isKey。
      另外我们也可以通过重写+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly方法返回NO,这个时候KVC机制就会调用 - (void)setValue:(id)value forUndefinedKey:(NSString *)key。
    3. 如果没有找到成员变量，调用 - (void)setValue:(id)value forUndefinedKey:(NSString *)key。
/*
 重写`+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly`方法返回 NO
 */
//  Woman.m
@interface Woman (){
    NSInteger _age;
}

+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly{
    return NO;
}
- (void)setValue:(id)value forUndefinedKey:(NSString *)key {
    NSLog(@"找不到key了");
}

// setValue:forKey:
 Woman *woman = [[Woman alloc]init];
 [woman setValue:@(18) forKey:@"age"];

// 打印结果
找不到key了


/* 
 找到了成员变量
 */
//  Woman.m
@interface Woman (){
    NSInteger _age; // 也可以是_age, _isAge, age, isAge
}

- (void)setValue:(id)value forUndefinedKey:(NSString *)key {
    NSLog(@"找不到key了");
}

- (void)logAge {
    NSLog(@"age:%ld",_age);
}

// setValue:forKey:
 Woman *woman = [[Woman alloc]init];
 [woman setValue:@"18" forKey:@"age"];
 [woman logAge];

// 打印结果
 age:18


/* 
 没有成员变量，`+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly`默认返回 YES
 */
//  Woman.m
@interface Woman (){
//    NSInteger _age;
}
- (void)setValue:(id)value forUndefinedKey:(NSString *)key {
    NSLog(@"找不到key了");
}

// setValue:forKey:
 Woman *woman = [[Woman alloc]init];
 [woman setValue:@"18" forKey:@"age"];

// 打印结果
找不到key了
  • 当调用- (id)valueForKey:(NSString *)key时，KVC底层的执行机制如下:
    1. 首先按照getKey，key，isKey，_key的顺序查找方法，找到直接调用。如果是BOOL、NSInteger基本数据类型，会做NSNumber类型转换。
    2. 如果还是没找到，如果类方法accessInstanceVariablesDirectly返回YES,那么按 _key，_isKey，key，iskey的顺序搜索成员变量名。返回NO,调用`valueForUndefinedKey.
    3. 如果依旧没有没找到，调用valueForUndefinedKey。

KVO 详解

KVO:键值观察者 （Key-Value Observer）: KVO 是观察者模式的一种实现，观察者A监听被观察者B的某个属性，当B的属性发生更改时，A就会收到通知，执行相应的方法。

1. KVO 相关方法
// 注册观察者
- (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context;
// 移除观察者 （带参数）
- (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));
// 移除观察者 （不带参数）
- (void)removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath;

// 被观察者属性改变的回调方法 
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context ;

用代码进行简单实验

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.woman = [[Woman alloc]init];
    // 注册观察者，被观察的对象是woman的name属性，观察者为self
    [self.woman addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];
}

// 监听属性值发生改变后回调
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context {
    NSLog(@"%@的%@改变了",object,keyPath);
}

// 点击屏幕的时候改变woman的name
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    self.woman.name = @"二丫";
}

打印结果
<Woman: 0x60000024cab0>的name改变了
2. KVO 实现原理

我们来看看 apple官方文档 对 KVO 具体实现的描述

Automatic key-value observing is implemented using a technique called isa-swizzling...
When an observer is registered for an attribute of an object the isa pointer of the observed object is modified, pointing to an intermediate class rather than at the true class.

KVO 使用了isa-swizzling 技术实现自动键值观察... 当观察者注册对象的属性时，观察对象的isa指针被修改，指向中间类而不是真正的类。

中间类，一语道破了KVO 的内在。

注册完观察者后，系统会做以下操作：

  • 系统会动态创建了一个Woman的子类，类名是NSKVONotifying_Woman。
  • NSKVONotifying_Woman里会重写被观察属性的setter方法。在setter方法里面实际上调用了Foundation框架的私有方法 _NSSetLongLongValueAndNotify();, 这个私有函数作用实际上相当于
    [self willChangeValueForKey:@"age"];
    _age = age;
    [self didChangeValueForKey:@"age"]

在执行赋值操作之前和之后，会通知所有观察对象值的更改。
* 通知观察者对象属性发生改变需要两个方法，willChangeValueForKey和didChangevlueForKey，顾名思义，一个是在被观察者属性改变之前调用，一个是在改变之后调用，然后在didChangevlueForKey方法里面会调用observeValueForKey:ofObject:change:context:方法。

  • 修改被观察者类的isa指针，让这个isa指针指向NSKVONotifying_Woman类，所以调用被观察的属性的setter方法时，实际上调用的是已经重写了的NSKVONotifying_Woman类的setter方法。

实际上apple为了隐藏自己偷偷摸摸建的这个类，他还偷偷重写了class方法，所以我们打印类名看到的依旧是Woman类。但是，如果我们看对象的isa，则会看到实际指向的是NSKVONotifying_Woman

image.png

或者如果我们创建一个NSKVONotifying_Woman类，编译的时候，系统就会自己露出马脚，告诉你KVO创建NSKVONotifying_Woman 类失败 。

KVO failed to allocate class pair for name NSKVONotifying_Woman, automatic key-value observing will not work for this class`

我们又是怎么知道NSKVONotifying_Woman 调用了_NSSetLongLongValueAndNotify方法？还是用Woman类举例


    // Woman类中被监听的age属性
    @property (nonatomic, assign) NSInteger age;
 

    // 以下是监听
    Woman *woman = [[Woman alloc] init];
    woman.age = 10;
    
    Woman *woman2 = [[Woman alloc] init];
    woman2.age = 20;
    
    NSLog(@"添加监听之前 woman:%p  woman2:%p", [woman methodForSelector:@selector(setAge:)], [woman2 methodForSelector:@selector(setAge:)]);

    [woman addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew|NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
    
    NSLog(@"添加监听之后 woman:%p  woman2:%p", [woman methodForSelector:@selector(setAge:)], [woman2 methodForSelector:@selector(setAge:)]);
image.png

以上就是KVO内部的实现原理。

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