KVO 键值观察原理浅析

相信大家在日常开发过程中都有使用过以下方法:
- (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context;

在我们监听了某一个对象的某个属性之后又发生了什么事情呢?


在OC中,每一个对象都是类的实例,每一个对象都有一个名为 isa 的指针,指向创建该对象的类。 详见Objective-C对象模型及应用

我们创建两个TestObject类的实例对象

_obj = [[TestObject alloc]init];
_observerObj = [[TestObject alloc]init];
[_observerObj addObserver:self forKeyPath:@"objName" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];

查看这两个对象各自的isa指针可以发现,没有添加observer的对象isa指针指向的类为TestObject,添加observer的对象isa指针指向的类为NSKVONotifying_TestObject

isa.png

NSKVONotifying_TestObject和TestObject又是什么关系呢?


OC中类也同样是一个对象,它的isa指向创建这个类的类也就是元类(metaClass),它的superclass指向它的父类。

我们不妨看看NSKVONotifying_TestObject这个类的父类是谁。在此我们通过以下代码来输出它的父类:

//疑问:为什么我们在这里使用[[_observerObj class] superclass]来获取父类得到的是NSObject(笔者的解答会在文章末尾给出)
NSLog(@"%@",NSStringFromClass([[_observerObj valueForKey:@"isa"] superclass]));

控制台输出的类名为TestObject。在此我们了解到NSKVONotifying_TestObject实际上为TestObject的子类。在我们为某一个对象添加observer时,系统创建这个对象的类的子类,并将其命名为NSKVONotifying_父类名,然后通过isa Swizzling将这个对象的isa指针替换。
那么NSKVONotifying_TestObject这个类又做了什么呢?


我们将NSKVONotifying_TestObject的方法列表输出

Class observerClass = [_observerObj valueForKey:@"isa"];
unsigned int outCount = 0;
Method * methodList = class_copyMethodList(observerClass, &outCount);
for (int i = 0; i < outCount; i ++) {
Method m = methodList[i];
SEL sel = method_getName(m);
NSLog(@"%@",NSStringFromSelector(sel));
}

NSKVONotifying_TestObject 中的方法.png

这一步我们可以看到NSKVONotifying_TestObject这个类重写了父类中objName属性的setter。据此我们可以猜测NSKVONotifying_TestObject是通过setter触发了 -(void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context 。为了证明这一点笔者将会在下文中提供两个示例。


示例1:

通过method swizzling来将NSKVONotifying_TestObject中的setter替换

Method oldMethod = class_getInstanceMethod([_observerObj valueForKey:@"isa"], NSSelectorFromString(@"setObjName:"));
Method newMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(setObjName:));
method_setImplementation(oldMethod, method_getImplementation(newMethod));
NSLog(@"替换完成");
_observerObj.objName = @"我改变了";

替换的setter以及KVO回调实现如下:

- (void)setObjName:(NSString *)objName {
    NSLog(@"替换后的setter被调用");
}

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context {
  if ([keyPath isEqualToString:@"objName"]) {
    NSLog(@"%@",_observerObj.objName);
  }
}

运行结果如下图:

替换setter后的运行结果.png

从控制台的输出可以看到虽然执行了我们替换后的setter但是 -(void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context 并没有被触发。


示例2:

我们在当前类中定义以下属性并添加observer。

@property (copy, nonatomic) NSString * myString;

[self addObserver:self forKeyPath:@"myString" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];

使用两种方式赋值:

self.myString = @"我是通过setter赋值";
_myString = @"我是通过成员变量名赋值";

KVO回调方法实现如下:

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

控制台打印结果如下图:


两种不同赋值方式控制台输出结果.png

可以看到我们通过setter赋值时 KVO 回调执行,而直接使用成员变量名赋值时并没有执行。


根据以上我们可以得出结论:KVO的触发基于setter,如果我们在为监听的属性赋值时没有通过setter赋值而是直接使用成员变量名来赋值KVO将不会被触发。

对于上文中[[_observerObj class] superclass]获取到的是NSObject笔者给出的解释

在我们输出NSKVONotifying_TestObject类的方法列表时其中出现了class方法,在此笔者猜测这是由于NSKVONotifying_TestObject类重写了class方法并且返回了superclass造成的。
为了证明笔者的猜测,笔者将NSKVONotifying_TestObject类中的class方法做了替换。

Method oldMethod = class_getInstanceMethod([_observerObj valueForKey:@"isa"], NSSelectorFromString(@"class"));
Method newMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(kvo_class));
method_setImplementation(oldMethod, method_getImplementation(newMethod));

用于替换的kvo_class的实现

- (Class)kvo_class {
    return [super class];
}

此时我们调用_observerObj的class方法时得到的就是NSKVONotifying_TestObject


替换class方法后执行[_observerObj class]得到的结果.png

如果我们将kvo_class的实现做以下修改会出现什么情况呢?

- (Class)kvo_class {
  return [super class].superclass;
}

return [[super class] superclass].png

参考

Objective-C对象模型及应用
runtime Method

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