KVO原理分析

概述

KVO全称KeyValueObserving,翻译成键值观察,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

KVONSNotificationCenter都是iOS中观察者模式的一种实现。区别在于,相对于被观察者和观察者之间的关系,KVO是一对一的,而不一对多的。KVO对被监听对象无侵入性,不需要修改其内部代码即可实现监听。

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KVCmutableArrayValueForKey: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。集合对象包含NSArrayNSSet

基础使用

使用KVO分为三个步骤:

- (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(void *)context;
- (void)removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath;
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath
                      ofObject:(id)object
                        change:(NSDictionary *)change
                       context:(void *)context

1.通过addObserver:forKeyPath:options:context:方法注册观察者,观察者可以接收keyPath属性的变化事件。
2.在观察者中实现observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法,当keyPath属性发生改变后,KVO会回调这个方法来通知观察者。
3.当观察者不需要监听时,可以调用removeObserver:forKeyPath:方法将KVO移除。需要注意的是,调用removeObserver需要在观察者消失之前,否则会导致Crash

注册方法

  • 在注册观察者时,可以传入options参数,参数是一个枚举类型。如果传入NSKeyValueObservingOptionNewNSKeyValueObservingOptionOld表示接收新值和旧值,默认为只接收新值。如果想在注册观察者后,立即接收一次回调,则可以加入NSKeyValueObservingOptionInitial枚举。
  • 还可以通过方法context传入任意类型的对象,在接收消息回调的代码中可以接收到这个对象,是KVO中的一种传值方式。
  • 在调用addObserver方法后,KVO并不会对观察者进行强引用,所以需要注意观察者的生命周期,否则会导致观察者被释放带来的Crash

监听方法

  • 观察者需要实现observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法,当KVO事件到来时会调用这个方法,如果没有实现会导致Crashchange字典中存放KVO属性相关的值,根据options时传入的枚举来返回。枚举会对应相应key来从字典中取出值,例如有NSKeyValueChangeOldKey字段,存储改变之前的旧值。
  • change中还有NSKeyValueChangeKindKey字段,和NSKeyValueChangeOldKey是平级的关系,来提供本次更改的信息,对应NSKeyValueChange枚举类型的value。例如被观察属性发生改变时,字段为NSKeyValueChangeSetting
  • 如果被观察对象是集合对象,在NSKeyValueChangeKindKey字段中会包含NSKeyValueChangeInsertionNSKeyValueChangeRemoval、`NSKeyValueChangeReplacement的信息,表示集合对象的操作方式。

实际应用

KVO主要用来做键值观察操作,想要一个值发生改变后通知另一个对象,则用KVO实现最为合适。通过KVO在Model和Controller之间进行通信。

注意点

  • KVOaddObserverremoveObserver需要是成对的,如果重复remove则会导致NSRangeException类型的Crash,如果忘记remove则会在观察者释放后再次接收到KVO回调时Crash
  • 苹果官方推荐的方式是,在init的时候进行addObserver,在deallocremoveObserver,这样可以保证addremove是成对出现的,是一种比较理想的使用方式。

手动调用KVO

- (void)willChangeValueForKey:(NSString *)key
- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key

可能有时候,我们要实现手动的KVO,或者我们实现的类库不希望被KVO。
这时候需要关闭自动生成KVO通知,然后手动的调用,手动通知的好处就是,可以灵活加上自己想要的判断条件。下面看个例子如下:

- (void)setBalance:(double)theBalance {
    if (theBalance != _balance) {
        [self willChangeValueForKey:@"balance"];
        _balance = theBalance;
        [self didChangeValueForKey:@"balance"];
    }
}
+ (BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)theKey {
    BOOL automatic = NO;
    if ([theKey isEqualToString:@"balance"]) {
        automatic = NO;
    }
    else {
        automatic = [super automaticallyNotifiesObserversForKey:theKey];
    }
    return automatic;
}

如果想控制当前对象的自动调用过程,也就是由上面两个方法发起的KVO调用,则可以重写automaticallyNotifiesObserversForKey:方法。方法返回YES则表示可以调用,如果返回NO则表示不可以调用。

KVO实现原理

KVO是通过isa-swizzling技术实现的(这句话是整个KVO实现的重点)。在运行时根据原类创建一个中间类,这个中间类是原类的子类,并动态修改当前对象的isa指向中间类。并且将class方法重写,返回原类的Class。所以苹果建议在开发中不应该依赖isa指针,而是通过class实例方法来获取对象类型。

即当一个类型为 ObjectA 的对象,被添加了观察后,系统会生成一个 NSKVONotifying_ObjectA 类,并将对象的isa指针指向新的类,也就是说这个对象的类型发生了变化。这个类相比较于ObjectA,会重写以下几个方法。

  • 1.重写setter。因为 KVO 的原理是修改 setter 方法,因此使用 KVO 必须调用 setter 。若直接访问属性对象则没有效果。
  • 2.重写class。当修改了isa指向后,class的返回值不会变,但isa的值则发生改变。
  • 3.重写dealloc。系统重写 dealloc 方法来释放资源。
  • 4.重写_isKVOA。 这个私有方法是用来标示该类是一个 KVO 机制声称的类。

可以参考用代码探讨 KVC/KVO 的实现原理这篇文章,通过代码一步步分析,从断点截图来看,可以很好证明以上被重写的方法。

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