iOS：KVO与KVC

KVC

kvc全称是 key value coding，又称“键值编码”，可以通过key获取或修改其对应值，因此会破坏面向对象思想。

它提供一种机制可以间接访问对象的属性，而不是通过setter/getter方法。

常见API

- (void)setValue:(nullable id)value forKey:(NSString *)key;
- (nullable id)valueForKey:(NSString *)key;

- (nullable id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath;
- (void)setValue:(nullable id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath;

key和keyPah的区别

key：仅用于直接访问对象的属性，不能用于访问嵌套的属性或集合属性的元素。

keyPath：除了可以访问属性，还可以访问嵌套的属性或集合属性的元素。

@interface HFPerson : NSObject

@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, assign) NSInteger age;
@property (nonatomic, strong) HFAnimal *animal;

@end

@interface HFAnimal : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *type;
@end

HFPerson *person = [[HFPerson alloc] init];
[person setValue:@"John" forKey:@"name"]; // 使用 setValue:forKey: 设置 name 属性
[person setValue:@30 forKey:@"age"]; // 使用 setValue:forKey: 设置 age 属性

HFAnimal *animal = [[HFAnimal alloc] init];
animal.type = @"Cat";
person.animal = animal; // 设置 animal 属性
        
NSString *name = [person valueForKey:@"name"]; // 使用 valueForKey: 获取 name 属性值
NSInteger age = [[person valueForKey:@"age"] integerValue]; // 使用 valueForKey: 获取 age 属性值
NSString *type = [person valueForKeyPath:@"animal.type"]; // 使用 valueForKeyPath: 获取嵌套属性值

NSString *name = [person valueForKey:@"name"]; // 使用 valueForKey: 获取 name 属性值

NSString *type = [person valueForKeyPath:@"animal.type"]; // 使用 valueForKeyPath: 获取嵌套属性值

可以直观的发现key和keyPath的不同。

KVC原理

1、-(void)setValue:(id)value forKey:(NSString *)key;

首先按照setKey，_setKey的顺序查找setter方法，找到方法则直接调用并赋值

若未找到方法，则调用+(BOOL)accessInstanceVariablesDirectly方法判断，是否可以直接访问成员变量，默认YES。

若accessInstanceVariablesDirectly返回YES，则按照_key、_isKey、key、_isKey的顺序查找成员变量，找到直接赋值，未找到或accessInstanceVariablesDirectly返回NO抛出NSUnknownKeyException异常就会调用setValue:forUndefinedKey:并抛出NSUnknownKeyException异常。

2、-(nullable id)valueForKey:(NSString *)key

首先会按照getKey、key、isKey、_key的顺序找到getter方法，若找到直接调用取值。

若未找到，则调用+(BOOL)accessInstanceVariablesDirectly方法判断，是否可以直接访问成员变量，默认YES。

若返回YES，则按照_key、_iskey、key、iskey的顺序匹配实例变量。如果找到这样的实例变量，则返回接收器中实例变量的值，若未找到或返回NO则调用-valueForUndefinedKey：，并抛出NSUnknownKeyException异常。


[图片上传中...(836c8db8b5bc1f415847a8628e1c79ce.png-39928c-1713449155581-0)]

注意事项

key的值必须正确，如果拼写错误，就会出现异常。
当key的值是未定义的，会调用valueForUndefinedKey，如果重写了这个方法，key的值出错的时候会调用到此处。

因为类可以反复嵌套，所以有keyPath，用路径实现访问。

可以通过kvc访问私有成员变量/属性。

如果参数类型不是对象指针类型，但值为nil，则调用setNilValueForKey:，-setNilValueForKey:的默认实现引发NSInvalidArgumentException，我们可以重写setNilValueForKey避免非对象传递nil出现的错误。对象传递nil不会调用此方法，会直接报错。

处理非对象，setValue时，如果要赋值的是基本数据类型，需要封装成NSNumber或NSValue类型，valueForKey时，返回的是id类型的对象，基本数据类型也会被封装成NSNumber或NSValue类型。valueForKey可以自动将值封装成对象，但是setValye不行，必须手动转换再执行setValue。

KVC的更多应用场景

1、批量操作

批量存值：dictionaryWithValuesForKeys

批量赋值：setValuesForKeysWithDictionary

HFPerson *person = [[HFPerson alloc] init];
[person setValue:@"John" forKey:@"name"]; // 使用 setValue:forKey: 设置 name 属性
[person setValue:@30 forKey:@"age"]; // 使用 setValue:forKey: 设置 age 属性
        
NSDictionary *dicOne = [person dictionaryWithValuesForKeys:@[@"name",@"age"]];
NSLog(@"dicOne = %@",dicOne);
        
NSDictionary *dicTwo = @{@"name":@"Mike",@"age":@35};
HFPerson *personTwo = [[HFPerson alloc] init];
[personTwo setValuesForKeysWithDictionary:dicTwo];
NSLog(@"personTwo.name = %@, age = %ld",personTwo.name,personTwo.age);

输出结果

dicOne = {
    age = 30;
    name = John;
}
personTwo.name = Mike, age = 35

2、字典模型互转

如果模型和dic不匹配

字典转模型：重写setValue:forUndefinedKey
- (void)setValue:(id)value forUndefinedKey:(NSString *)key {
    if([key isEqualToString:@"nickname"]) {
        self.name = (NSString *)value;
    }
}

NSDictionary *dicTwo = @{@"nickname":@"Mike",@"age":@35};
HFPerson *personTwo = [[HFPerson alloc] init];
[personTwo setValuesForKeysWithDictionary:dicTwo];
NSLog(@"personTwo.name = %@, age = %ld",personTwo.name,personTwo.age);

输出personTwo.name = Mike, age = 35
模型转字典，重写valueForUndefinedKey方法
- (nullable id)valueForUndefinedKey:(NSString *)key {
    if([key isEqualToString:@"nickname"]) {
        return self.name;
    }
    return nil;
}

HFPerson *person = [[HFPerson alloc] init];
[person setValue:@"John" forKey:@"name"];
[person setValue:@30 forKey:@"age"];
NSDictionary *tmp = [person dictionaryWithValuesForKeys:@[@"nickname",@"age"]];
NSLog(@"tmp = %@",tmp);

输出结果：
tmp = {
    age = 30;
    nickname = John;
}

KVO

KVO全称是Key-Value-Observing，又称“键值监听”，可以用于监听某个对象属性值的改变。

KVO和NSNotificationCenter都是iOS观察者模式的一种实现，区别是NSNotificationCenter一对多，KVO是一对一。

常见API

//1、注册KVO监听
- (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context;
//2、KVO监听实现
- (void)observeValueForKeyPath:(nullable NSString *)keyPath ofObject:(nullable id)object change:(nullable NSDictionary<NSKeyValueChangeKey, id> *)change context:(nullable void *)context;
//3、移除KVO监听
- (void)removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath context:(nullable void *)context;
- (void)removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath;

1、注册KVO监听

observer：观察者，监听属性变化的对象，该对象必须实现observeValueForKeyPath:ofObject:change:context方法。

keyPath：被观察的属性名称，要和声明的属性名称一致。

options：回调方法中收到被观察者属性的旧值或新值等，用于指定观察行为。

context：上下文标识符，用于区分不同的观察者，可为空。

2、KVO监听实现

keyPath：被观察的属性名称，要和声明的属性名称一致。

object：被观察的对象change：回调方法中收到被观察者属性的旧值或新值等，用于指定观察行为。

context：上下文标识符，用于区分不同的观察者，可为空。

3、移除KVO监听

observer：要移除的观察者
keyPath：要移除观察的属性名称，要和声明的属性名称一致。
context：上下文标识符，用于区分不同的观察者，可为空

注意：

1、removeObserver需要在观察者消失之前，否则会crash。

2、add和remove成对出现。

KVO原理

KVO的本质是为了改变setter方法的调用，实现原理就是当调用addObserverForKeyPath时，系统利用iisa混写技术（isa-swizzling），在运行时动态创建NSKVONotifying_A,将原来A的isa指向NSKVONotifying_A，NSKVONotifying_A的superClass指向原来的类。重写NSKVONotifying_A的setter方法，通过重写setter方法，达到可以通知所有观察者的目的。

@interface HFPerson : NSObject

@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, assign) NSInteger age;
- (void)printDescription;
@end

#import "HFPerson.h"
#import <objc/runtime.h>
@implementation HFPerson
- (void)printDescription {
    NSLog(@"isa = %@, super class = %@", NSStringFromClass(object_getClass(self)), NSStringFromClass(class_getSuperclass(object_getClass(self))));
    NSLog(@"self = %@, [self superclass] = %@",self, [self superclass]);
    NSLog(@"age setter pointer: %p", class_getMethodImplementation(object_getClass(self), @selector(setAge:)));
    NSLog(@"name setter pointer: %p", class_getMethodImplementation(object_getClass(self), @selector(setName:)));
    NSLog(@"printDescription pointer: %p", class_getMethodImplementation(object_getClass(self), @selector(printDescription)));
}
@end

@property (nonatomic, strong) HFPerson *person;
self.person = [[HFPerson alloc]init];
self.person.name = @"HaiFei";
    //
NSLog(@" - - - 监听前打印 - - - ");
[self.person printDescription];
    
[self.person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew| NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
self.person.name = @"haifei";
NSLog(@" - - - 监听后打印 - - - ");
[self.person printDescription];

[self.person removeObserver:self forKeyPath:@"name"];
NSLog(@" - - - 移除监听后打印 - - - ");
[self.person printDescription];

// 实现观察者方法
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context {
    if ([keyPath isEqualToString:@"name"]) {
        NSLog(@"name changed to: %@", change[NSKeyValueChangeNewKey]);
    } else {
        [super observeValueForKeyPath:keyPath ofObject:object change:change context:context];
    }
}

输出打印

- - - 监听前打印 - - - 
isa = HFPerson, super class = NSObject
self = <HFPerson: 0x6000037307a0>, [self superclass] = NSObject
age setter pointer: 0x10ea348b0
name setter pointer: 0x10ea34860
printDescription pointer: 0x10ea34710
name changed to: haifei
- - - 监听后打印 - - - 
isa = NSKVONotifying_HFPerson, super class = HFPerson
self = <HFPerson: 0x6000037307a0>, [self superclass] = NSObject
age setter pointer: 0x10ea348b0
name setter pointer: 0x7ff800bdd491
printDescription pointer: 0x10ea34710
- - - 移除监听后打印 - - - 
isa = HFPerson, super class = NSObject
self = <HFPerson: 0x6000037307a0>, [self superclass] = NSObject
age setter pointer: 0x10ea348b0
name setter pointer: 0x10ea34860
printDescription pointer: 0x10ea34710

代码分析可知，创建监听后，创建了新的类isa指向NSKVONotifying_HFPerson，并且监听属性的setter方法也发生了改变，从而达到了监听的目的。
在移除监听后isa又指向原来的类，监听属性的setter方法地址也变为原来的地址。
整个过程中未被监听的属性的setter方法地址没有变化，大概可以推断出新的类通过superClass指针获取原类的setter地址。

核心实现是NSKVONotifying_HFPerson内重写setter方法

- (void)setName:(NSString *)name {
    //表示属性值即将发生变化 -keyPath和注册kvo时key的一致
    [self willChangeValueForKey:@"keyPath"];
    //调用父类setter方法,即原类实现
    
    //表示属性值已经发生变化
    [self didChangeValueForKey:@"keyPath"];
}

常见问题

1、直接修改成员变量的值，会不会触发KVO

不会。KVO本质是生成找一个子类，重写父类的setter方法，直接修改员变量的值，不会触发setter方法。

但是可以仿写，在赋值前后加上
willChangeValueForKey
赋值
didChangeValueForKey

2、KVC修改属性会触发KVO吗？

会，在使用setValue:ForKey:修改属性的时候，会调用到属性的setter方法，最终触发到监听回调事件。

3、KVO和KVC的keypath一定是属性吗？

KVC支持实例变量，KVO只能手动支持实例变量的KVO监听。

4、KVO与代理的效率对比

KVO的效率比代理低，因为KVO需要动态的生产中间类，比较耗时。

5、KVO是如何监听数组元素变化的？

需要搭配KVC的mutableArrayValueForKey获得被监听属性，然后更新。

self.mutArray = [NSMutableArray arrayWithObject:@"one"];
[self addObserver:self forKeyPath:@"mutArray" options:NSKeyValueObservingOptionNew| NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
[[self mutableArrayValueForKey:@"mutArray"]addObject:@"two"];
[self removeObserver:self forKeyPath:@"mutArray"];

// 实现观察者方法
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context {
    if ([keyPath isEqualToString:@"mutArray"]) {
        NSLog(@"tmpName changed to: %@", change[NSKeyValueChangeNewKey]);
        NSLog(@"self.mutArray = %@",self.mutArray);
    } else {
        [super observeValueForKeyPath:keyPath ofObject:object change:change context:context];
    }
}

打印输出
tmpName changed to: (
    two
)
self.mutArray = (
    one,
    two
)
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