由于苹果并没有开源相关代码,只能研究GNUStep源码,实现上很有参考性
GNUStep地址:github.com/gnustep/lib…
通知机制的核心是一个与线程关联的单例对象叫通知中心(NSNotificationCenter)。通知中心发送通知给观察者是同步的,也可以用通知队列(NSNotificationQueue)异步发送通知。
实际开发中更多的是直接调用NSNoficationCenter的postNotificationName:object:或postNotificationName:object:userInfo:方法发送通知,这两个方法内部会根据传入的参数直接创建通知对象。
NSNotificationCenter
NSNotificationCenter提供了一种互不相干的对象之间能够相互通信的方式。它接收NSNotification对象并把通知广播给所有感兴趣的对象。 NSNotificationCenter暴露给外部的属性只有一个defaultCenter,而且这个属性还是只读的。
// 添加通知观察者
- (void)addObserver:(id)observer selector:(SEL)aSelector name:(nullable NSNotificationName)aName object:(nullable id)anObject;
- (id <NSObject>)addObserverForName:(nullable NSNotificationName)name object:(nullable id)obj queue:(nullable NSOperationQueue *)queue usingBlock:(void (^)(NSNotification *note))block;
// 发出通知
- (void)postNotification:(NSNotification *)notification;
- (void)postNotificationName:(NSNotificationName)aName object:(nullable id)anObject;
- (void)postNotificationName:(NSNotificationName)aName object:(nullable id)anObject userInfo:(nullable NSDictionary *)aUserInfo;
// 移除通知观察者
- (void)removeObserver:(id)observer;
- (void)removeObserver:(id)observer name:(nullable NSNotificationName)aName object:(nullable id)anObject;
注意:
- 若notificationName为nil,通知中心会通知所有与该通知中object相匹配的监听对象。
- 若anObject为nil,通知中心会通知所有与该通知中notificationName相匹配的监听对象。
- iOS9以后NSNofitifcationCenter无需手动移除观察者。
这是因为在iOS9以后,通知中心持有的观察者由==unsafe_unretained==引用变为==weak==引用。即使不对观察者手动移除,持有的观察者的引用也会在观察者被回收后自动置空。但是通过addObserverForName:object: queue:usingBlock:方法注册的观察者需要手动释放,因为通知中心持有的是它们的强引用。
NSNotificationQueue
NSNotificationQueue通知队列充当通知中心的缓冲区。通知队列通常以FIFO(先进先出)的顺序来维护通知。每个线程都有一个与缺省通知中心(default notification center)相关的缺省通知队列(defaultQueue)。
// 缺省的通知队列
@property (class, readonly, strong) NSNotificationQueue *defaultQueue;
// 指定初始化函数
- (instancetype)initWithNotificationCenter:(NSNotificationCenter *)notificationCenter NS_DESIGNATED_INITIALIZER;
// 往通知队列添加通知
- (void)enqueueNotification:(NSNotification *)notification postingStyle:(NSPostingStyle)postingStyle;
- (void)enqueueNotification:(NSNotification *)notification postingStyle:(NSPostingStyle)postingStyle coalesceMask:(NSNotificationCoalescing)coalesceMask forModes:(nullable NSArray<NSRunLoopMode> *)modes; // 如果modes为nil,则对于runloop的所有模式发送通知都是有效的
// 移除通知队列中的通知
- (void)dequeueNotificationsMatching:(NSNotification *)notification coalesceMask:(NSUInteger)coalesceMask;
合并通知
NSNotificationNoCoalescing. 不合并队列中的通知 NSNotificationCoalescingOnName. 按通知名称合并通知 NSNotificationCoalescingOnSender. 按传入的object合并通知
发送方式
NSPostASAP. 在当前通知调用结束或计时器超时发送通知 NSPostWhenIdle. 当runloop处于空闲状态时发送通知 NSPostNow. 在合并通知后立即发送通知
通知的实现原理
NSNotification是一个类蔟不能够实例化,当我们调用initWithName:object:userInfo:方法的时候,系统内部会实例化NSNotification的子类NSConcreteNotification。在这个子类中重写了NSNofication定义的相关字段和方法。
NSNotificationCenter是通知的管理类,实现较复杂。NSNotificationCenter中主要定义了两个table,同时也定义了Observation保存观察者信息。它们结构体可以简化如下:
typedef struct NCTbl {
Observation *wildcard; /* Get ALL messages. */
GSIMapTable nameless; /* Get messages for any name. */
GSIMapTable named; /* Getting named messages only. */
} NCTable;
typedef struct Obs {
id observer; /* Object to receive message. */
SEL selector; /* Method selector. */
struct Obs *next; /* Next item in linked list. */
int retained; /* Retain count for structure. */
struct NCTbl *link; /* Pointer back to chunk table */
} Observation;
在NSNotificationCenter内部保存了两张表:一张用户保存添加观察者时传入了NotificationName的情况,一种用户保存添加观察者时没有传入NoficationName的情况。
Named Table
在named table中,NotificationName作为表的key,但因注册观察者的时可传入一个object参数用于接收指定对象发出的通知,并且一个通知可注册多个观察者,所以还需要一张表来保存object和observer的对应关系。这张表以object为key,observer为value。如何实现同一个通知保存多个观察者的情况?答案就是用链表的数据结构。

- 外层是一个table,以通知名称NotificationName为key,其value为一个table(简称内层table)。
- 内层table以object为key,其value为一个链表,用来保存所有的观察者。
注意: 在实际开发过程中object参数我们经常传nil,这时候系统会根据nil自动生成一个key,相当于这个key对应的value(链表)保存的就是当前通知传入了NotificationName没有传入object的所有观察者。当对应的NotificationName的通知发送时,链表中所有的观察者都会收到通知。
Nameless Table
Nameless Table比Named Table要简单很多,因为没有NotificationName作为key,直接用object作为key。相较于Named Table要少一层table嵌套。

wildcard
wildcard是链表的数据结构,如果在注册观察者时既没有传入NotificationName,也没有传入object,就会添加到wildcard的链表中。注册到这里的观察者能接收到 所有的系统通知。
添加观察者流程
在初始化NotificationCenter时会创建一个对象,这个对象里保存了Named Table、Nameless Table、wildcard和一些其它信息。所有注册观察者的操作最后都会调用addObserver:selector:name:object:。
- 首先会根据传入的参数实例化一个Observation,Observation对象保存了观察者对象,接收到通知观察者所执行的方法,以及下一个Observation对象的地址。
- 根据是否传入NotificationName选择操作Named Table还是Nameless Table。
- 若传入了NotificationName,则会以NotificationName为key去查找对应的Value,若找到value,则取出对应的value;若未找到对应的value,则新建一个table,然后将这个table以NotificationName为key添加到Named Table中。
- 若在保存Observation的table中,以object为key取对应的链表。若找到了则直接在链接末尾插入之前实例化好的Observation;若未找到则以之前实例化好的Observation对象作为头节点插入进去。
没有传入NotificationName的情况和上面的过程类似,只不过是直接根据对应的object为key去找对应的链表而已。如果既没有传入NotificationName也没有传入object,则这个观察者会添加到wildcard链表中。
发送通知流程
发送通知一般调用postNotificationName:object:userInfo:来实现,内部会根据传入的参数实例化一个NSNotification对象,包含name、object、userinfo等信息。
发送通知的流程总体来说是根据NotificationName和object找到对应的链表,然后遍历整个链表,给每个Observation节点中保存的oberver发送对应的SEL消息。
- 首先会创建一个数组observerArray用来保存需要通知的observer。
- 遍历wildcard链表,将observer添加到observerArray数组中。
- 若存在object,在nameless table中找到以object为key的链表,然后遍历找到的链表,将observer添加到observerArray数组中。
- 若存在NotificationName,在named table中以NotificationName为key找到对应的table,然后再在找到的table中以object为key找到对应的链表,遍历链表,将observer添加到observerArray数组中。如果object不为nil,则以nil为key找到对应的链表,遍历链表,将observer添加到observerArray数组中。
- 至此所有关于当前通知的observer(wildcard+nameless+named)都已经加入到了数组observerArray中。遍历observerArray数组,取出其中的observer节点(包含了观察者对象和selector)
[o->observer performSelector: o->selector withObject: notification];
这种处理通知的方式也就能说明,发送通知的线程和接收通知的线程是同一线程
移除通知流程
根据前面分析的添加观察者的流程与发送通知的流程可以类比出移除通知的流程。
- 若NotificationName和object都为nil,则清空wildcard链表。
- 若NotificationName为nil,遍历named table,若object为nil,则清空named table,若object不为nil,则以object为key找到对应的链表,然后清空链表。在nameless table中以object为key找到对应的observer链表,然后清空,若object也为nil,则清空nameless table。
- 若NotificationName不为nil,在named table中以NotificationName为key找到对应的table,若object为nil,则清空找到的table,若object不为nil,则以object为key在找到的table中取出对应的链表,然后清空链表。