KVO全称KeyValueObserving,俗称键值监听,是苹果提供的一套事件通知机制。允许对象监听另一个对象特定属性的改变,并在改变时接收到事件。由于KVO的实现机制,所以对属性才会发生作用,一般继承自NSObject的对象都默认支持KVO。KVO可以监听单个属性的变化,也可以监听集合对象的变化。通过KVC的mutableArrayValueForKey:等方法获得代理对象,当代理对象的内部对象发生改变时,会回调KVO监听的方法。
1. KVO基本使用
先简单的回顾一下 KVO的代码实现以及基本使用
定义一个 PWPerson
类 继承自 NSObject
,定义一个 age
属性
// PWPerson.h 文件
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface PWPerson : NSObject
@property (nonatomic, assign) int age;
@end
///> ViewController.m 文件
#import "ViewController.h"
#import "PWPerson.h"
@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) PWPerson *person1;
@property (nonatomic, strong) PWPerson *person2;
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
self.person1 = [[PWPerson alloc]init];
self.person1.age = 1;
self.person2 = [[PWPerson alloc]init];
self.person2.age = 2;
// self 监听 p1的 age属性
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
}
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
self.person1.age = 20;
self.person2.age = 30;
}
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
NSLog(@"监听到了%@的%@属性发生了改变%@",object,keyPath,change);
}
- (void)dealloc{
///> 使用结束后记得移除
[self.person1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}
@end
输出结果:
监听到了<PWPerson: 0x6000033d4e40>的age属性发生了改变- {
kind = 1;
new = 20;
old = 1;
}
///> 因为我们只监听了person1 所以只会输出person1的改变。
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上述代码中可以看出,在添加监听之后,age
属性的值在发生改变时,就会通知到监听者,执行监听者的 observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:
方法。
2. KVO存在的疑问
在 PWPerson
中使用 @property
声名一个属性的时候会自动生成声名属性的set和get方法。如下代码:
///> PWPerson.h文件
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface PWPerson : NSObject
@property (nonatomic, assign) int age;
@end
///> PWPerson.m文件
#import "PWPerson.h"
@implementation PWPerson
- (void)setAge:(int)age{
_age = age;
}
@end
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我们在 touchesBegan:withEvent:
的方法中使用 setAge:
方法去改变成员变量的值。
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
// self.person1.age = 20;
[self.person1 setAge:20]; ///> 等同于self.person1.age = 20;
//self.person2.age = 30;
[self.person2 setAge:30];///> 等同于self.person2.age = 30;
}
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既然 person1
和 person2
的本质都是在调用 set
方法,一定都会走 PWPerson
类中的 setAge:
这个方法。
那么问题来了,同样走的是 PWPerson
类中的 setAge:
方法,为什么 person1
就会走到
- (void)observeValueForKeyPath:(nullable NSString *)keyPath ofObject:(nullable id)object change:(nullable NSDictionary<NSKeyValueChangeKey, id> *)change context:(nullable void *)context;
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方法中而 person2
就不会呢?
3.KVO底层实现原理
接下来我们探究一下两个对象的本质,首先需要将 person1
和 person2
的 isa
打印出来,查看一下他们的实例对象isa指向的类对象是什么?
(lldb) po self.person1->isa
NSKVONotifying_PWPerson
(lldb) po self.person2->isa
PWPerson
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通过控制台打印我们会发现 person1
的 isa
指针打印出的是: NSKVONotifying_PWPerson
而 person2
的 isa
指针打印出来的是: PWPerson
person1
和 person2
都是实例对象 所以 person1
和 person2
的 isa
指针指向的都是类对象,通过打印这两个对象指向的类是不一样的。说明 KVO
在运行时获取对p1对象做了一些改变。相当于在程序运行过程中,对 person1
对象做了一些变化,使得 person1
对象在调用 setAge:
方法的时候可能做了一些额外的操作,两个对象在内存中肯定不一样,两个对象可能本质上并不一样。接下来来探索KVO内部是怎么实现的。
4. KVO底层实现分析
对上述代码中添加监听的地方打断点,看观察一下,addObserver
方法对 person1
对象做了什么处理?也就是说 person1
对象在经过 addObserver
方法之后发生了什么改变,通过打印 isa
指针如下:
(lldb) po self.person1->isa
NSKVONotifying_PWPerson
(lldb) po self.person2->isa
PWPerson
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通过上面的控制台打印的信息我们发现,person1
对象执行过 addObserver
操作之后,person1
对象的 isa
指针由之前的指向类对象 PWPerson
变为指向 NSKVONotifyin_PWPerson
类对象,而 person2
对象没有任何改变。也就是说一旦 person1
对象添加了 KVO
监听以后,其 isa
指针就会发生变化,因此 set
方法的执行效果就不一样了。
person1
对象的 isa
指针在经过 KVO
监听之后已经指向了 NSKVONotifyin_PWPerson
类对象,NSKVONotifyin_PWPerson
其实是 PWPerson
的子类,那么也就是说其 super class
指针是指向 PWPerson
类对象的,NSKVONotifyin_PWPerson
是runtime在运行时生成的。那么 person1
对象在调用 setAge:
方法的时候,肯定会根据 person1
的 isa
找到NSKVONotifyin_PWPerson
,在 NSKVONotifyin_PWPerson
中找 setAge:
的方法及实现。
首先经过之前打断点打印isa指针,我们已经验证了,在执行添加监听的方法时,会将 isa
指针指向一个通过 runtime
创建的 Person
的子类 NSKVONotifyin_PWPerson
。 另外我们可以通过打印方法实现的地址来看一下 person1
和 person2
的 setAge:
的方法实现的地址在添加KVO前后有什么变化。
// 通过methodForSelector找到方法实现的地址
NSLog(@"添加KVO监听之前 - person1 = %p, person2 = %p", [person1 methodForSelector: @selector(setAge:)],[person2 methodForSelector: @selector(setAge:)]);
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
NSLog(@"添加KVO监听之后 - person1 = %p, person2 = %p", [person1 methodForSelector: @selector(setAge:)],[person2 methodForSelector: @selector(setAge:)]);
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控制台打印结果
添加KVO监听之前 - person1 = 0x101c1b4a0, person2 = 0x101c1b4a0
添加KVO监听之后 - person1 = 0x7fff207a6cb3, person2 = 0x101c1b4a0
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我们发现在添加 KVO
监听之前,person1
和 person2
的 setAge
方法实现的地址相同,而经过 KVO
监听之后,person1
的 setAge:
方法实现的地址发生了变化。
NSKVONotifyin_PWPerson内部结构是怎样的?
首先我们知道,NSKVONotifyin_PWPerson
作为 PWPerson
的子类,其 super class
指针指向 PWPerson
类,并且 NSKVONotifyin_PWPerson
内部一定对 setAge
方法做了单独的实现,那么NSKVONotifyin_PWPerson
同 PWPerson
类的差别可能就在于其内存储的对象方法及实现不同。 我们通过 runtime
分别打印 PWPerson
类对象和 NSKVONotifyin_PWPerson
类对象内存储的对象方法
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
PWPerson *person1 = [[PWPerson alloc] init];
person1.age = 1.0;
PWPerson *person2 = [[PWPerson alloc] init];
person2.age = 2.0;
// self 监听 person1 的 age属性
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
[self printMethodNamesOfClass: object_getClass(person2)];
[self printMethodNamesOfClass: object_getClass(person1)];
}
- (**void**)printMethodNamesOfClass:(Class)cls
{
unsigned int count;
// 获得方法数组
Method *methodList = class_copyMethodList(cls, &count);
// 存储方法名
NSMutableString *methodNames = [NSMutableString string];
// 遍历所有的方法
for (int i = 0; i < count; i++) {
// 获得方法
Method method = methodList[i];
// 获得方法名
NSString *methodName = NSStringFromSelector(method_getName(method));
// 拼接方法名
[methodNames appendString:methodName];
[methodNames appendString:@", "];
}
// 释放
free(methodList);
// 打印方法名
NSLog(@"%@ %@", cls, methodNames);
}
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上述打印内容如下
NSKVONotifying_PWPerson setAge:, class, dealloc, _isKVOA,
PWPerson age, setAge:,
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通过上述代码我们发现 NSKVONotifyin_Person
中有4个对象方法。分别为 setAge: class ,dealloc, _isKVOA
, 而 PWPerson
只有一个方法:setAge:
。
这里 NSKVONotifyin_Person
重写 class
方法是为了隐藏 NSKVONotifyin_Person
。不被外界所看到。我们在 person1 添加过 KVO 监听之后,分别打印 person1 和 person2 对象的 class 可以发现他们都返回PWPerson。
NSLog(@"%@,%@",[p1 class],[p2 class]);
// 打印结果 PWPerson,PWPerson
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如果 NSKVONotifyin_PWPerson 不重写 class 方法,那么当对象要调用class对象方法的时候就会一直向上找来到nsobject,而nsobect的class的实现大致为返回自己isa指向的类,返回 person1 的 isa 指向的类那么打印出来的类就是 NSKVONotifyin_Person,但是 apple 不希望将NSKVONotifyin_Person 类暴露出来,并且不希望我们知道 NSKVONotifyin_Person 内部实现,所以在内部重写了 class 类,直接返回 PWPerson 类,所以外界在调用 person1 的class对象方法时,是PWPerson类。这样person1给外界的感觉person1还是PWPerson类,并不知道NSKVONotifyin_PWPerson子类的存在。
那么我们可以猜测NSKVONotifyin_Person内重写的class内部实现大致为
- (Class) class {
// 得到类对象,在找到类对象父类
return class_getSuperclass(object_getClass(self));
}
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验证didChangeValueForKey:
内部会调用observer
的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:
方法
我们在PWPerson类中重写willChangeValueForKey:
和didChangeValueForKey:
方法,模拟他们的实现。
- (void)setAge:(int)age
{
NSLog(@"setAge:");
_age = age;
}
- (void)willChangeValueForKey:(NSString *)key
{
NSLog(@"willChangeValueForKey: - begin");
[super willChangeValueForKey:key];
NSLog(@"willChangeValueForKey: - end");
}
- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key
{
NSLog(@"didChangeValueForKey: - begin");
[super didChangeValueForKey:key];
NSLog(@"didChangeValueForKey: - end");
}
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再次运行来查看 didChangeValueForKey
的方法内运行过程,通过打印内容可以看到,确实在didChangeValueForKey
方法内部已经调用了 observer
的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:
方法。
willChangeValueForKey
setAge:
didChangeValueForKey - begin
监听到<PWPerson: 0x6000035486d0>的age属性值改变了 - {
kind = 1;
new = 21;
old = 1;
}
didChangeValueForKey - end
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5. 面试题答案
-
iOS用什么方式实现对一个对象的KVO?(KVO的本质是什么?)
利用RuntimeAPI动态生成一个子类,并且让instance对象的isa指向这个全新的子类 当修改instance对象的属性时,会调用Foundation的_NSSetXXXValueAndNotify函数 willChangeValueForKey: 父类原来的setter didChangeValueForKey: 内部会触发监听器(Oberser)的监听方法(observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:) 复制代码
-
如何手动触发KVO?
手动调用willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey: 复制代码
-
直接修改成员变量会触发KVO么?
不会触发KVO,因为直接修改成员变量并没有走set方法。 复制代码
6.注意点
需要注意的是,我们已经移除了监听,如果再次移除的话,就会crash
例如
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
self.person1 = [[PWPerson alloc]init];
self.person1.age = 1;
self.person2 = [[PWPerson alloc]init];
self.person2.age = 2;
// self 监听 p1的 age属性
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
}
- (void)dealloc{
// 移除监听
[self.person1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
// 再次移除
[self.person1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}
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移除多次会报错
KVOdemo[9261:2171323] *** Terminating app due to uncaught exception 'NSRangeException',
reason: 'Cannot remove an observer <ViewController 0x139e07220> for the key path "name"
from <PWPerson 0x281322f20> because it is not registered as an observer.'
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如果忘记移除的话,有可能下次收到这个属性的变化的时候,会carsh
所以,我们要保证 add 和 remove 是成对出现的
注意点:如果使用 [self.person1 class]
无法获取真实的类
例如我们在添加KVO监听之后,这样来获取类对象
NSLog(@"person1添加KVO监听之后 - %@ %@",[self.person1 class],[self.person2 class]);
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那么打印结果为
person1添加KVO监听之后 - PWPerson PWPerson
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这是因为,苹果为我们生成了中间类 NSKVONotifying_PWPerson 但是,他并不想让我们知道有这个类的存在,重写了这个 NSKVONotifying_PWPerson 的class方法,所以,我们获取的结果是不准确的。