KVO的基本实现原理

KVO的实现是基于Runtime机制的，主要通过动态创建子类并重写setter方法来实现。具体步骤如下：

1. 动态创建子类

• 当你对一个对象第一次调用addObserver:forKeyPath:options:context:方法时
• 系统会动态创建一个新的类，类名通常为NSKVONotifying_原类名
• 这个新类继承自原类

2. 重写setter方法
   新创建的子类中重写了被观察属性的setter方法，大致实现如下：

- (void)setSomeProperty:(id)newValue {
    [self willChangeValueForKey:@"someProperty"];
    
    // 调用父类的setter方法
    [super setSomeProperty:newValue];
    
    [self didChangeValueForKey:@"someProperty"];
}

3. 修改isa指针

• 系统将对象的isa指针指向新创建的子类
• 这样当属性发生改变时，就会调用子类重写的setter方法

具体实现示例

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

// 使用KVO
Person *person = [[Person alloc] init];
[person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];

当添加观察者后，Runtime会创建一个新的类：

// KVO动态创建的子类（简化版）
@interface NSKVONotifying_Person : Person
@end

@implementation NSKVONotifying_Person

- (void)setName:(NSString *)name {
    [self willChangeValueForKey:@"name"];
    [super setName:name];
    [self didChangeValueForKey:@"name"];
}

// 重写class方法，隐藏KVO的实现细节
- (Class)class {
    return [Person class];
}

@end

验证KVO的实现

你可以通过以下代码验证KVO的实现原理：

Person *person = [[Person alloc] init];
NSLog(@"Before KVO: %@", object_getClass(person));
    
[person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];
NSLog(@"After KVO: %@", object_getClass(person));

输出结果会类似：

Before KVO: Person
After KVO: NSKVONotifying_Person

注意事项

1. KVO是自动触发的，但必须通过setter方法修改属性才能触发
2. 直接修改实例变量不会触发KVO
3. 必须在不再需要观察时移除观察者，否则可能导致崩溃
4. iOS 12之后，苹果引入了新的KVO API，使用block的方式更加安全和便捷

// 新的KVO API
person.observe(\.name, options: [.new]) { object, change in
    print("name changed to: \(change.newValue)")
}

这就是KVO的基本实现原理，它是iOS中一个非常重要的观察者模式的实现。