淺析 KVO 內部實現

KVO 全稱是Key Value Observing，翻譯成鍵值觀察。提供了一種當其它對象屬性被修改的時候能通知當前對象的機制。

KVO 的基本使用：

（1）註冊指定Key路徑的監聽器：

 /** 參數
         *  addObserver: 監聽對象
         *  forKeyPath: 監聽屬性Key
         *  options: 監聽可選項
         *      NSKeyValueObservingOptionNew: 監聽改變後的新值
         *      NSKeyValueObservingOptionOld: 監聽改變後的舊值
         *  context: 傳入的上下文
         */
- (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(void *)context;

（2）刪除指定Key路徑的監聽器：

- (void)removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath;

（3）回調監聽：

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath //監聽的屬性值
                      ofObject:(id)object          //監聽的對象
                        change:(NSDictionary<NSString *,id> *)change //值的改變(由options參數決定傳入新值或者舊值)
                       context:(void *)context //傳入的上下文內容

值得注意的是：不要忘記解除註冊，否則會導致資源泄露。

設置屬性

將觀察者與被觀察者註冊好之後，就可以對觀察者對象的屬性進行操作，這些變更操作就會被通知給觀察者對象。注意，只有遵循 KVO 方式來設置屬性，觀察者對象纔會獲取通知，也就是說遵循使用屬性的 setter 方法，或通過 key-path 來設置：

target.age = 30;
[target setAge:30]; 
[target setValue:[NSNumber numberWithInt:30] forKey:@"age"];

下面看一個小 Demo：
我們設想一個場景，當自己住酒店的時候，當酒店給我換房間的時候，我們要得到提醒，才能找對自己的房間。我們依次爲例：

//ViewController
#import "ViewController.h"
#import "Person.h"
#import "Room.h"

@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) Person *person;
@property (nonatomic, strong) Room *room;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    self.person = [[Person alloc] init];
    self.room = [[Room alloc] init];
    //設置房間的號碼
    self.room.no = 10;

    //Person 監聽 Room 編號的變化
    [self.room addObserver:self.person forKeyPath:@"no" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];

}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    //房間號變爲20
    self.room.no = 20;
}

@end

//Person.m 文件
#import "Person.h"

@implementation Person

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSString *,id> *)change context:(void *)context{
    if ([keyPath isEqualToString:@"no"]) {
        NSLog(@"Person 檢測到 Room 的屬性: %@ 值改變: %@", keyPath, change);
    }
}

//移除觀察者對象，防止內存泄漏
- (void)dealloc{
    [self.room removeObserver:self forKeyPath:@"no"];
}
@end

運行，我們得到：

KVO 的內部實現

下面我們分析下，KVO 的內部實現：
1> KVO 是基於 runtime 的 isa-swizzing 機制實現的；
2> 當類 A 的對象第一次被觀察的時候，系統會在運行期動態創建類A 的派生類。系統命名爲NSKVONotifying_A。
3> 在派生類 NSKVONotifying_A 中重寫類 A 的setter方法，NSKVONotifying_A類在被重寫的setter方法中實現通知機制。
4> 其中鍵值觀察通知依賴於 NSObject 的兩個方法: willChangeValueForKey: 和 didChangevlueForKey: 在一個被觀察屬性發生改變之前， willChangeValueForKey: 一定會被調用，這就 會記錄舊的值。而當改變發生後，observeValueForKey:ofObject:change:context: 會被調用，繼而 didChangeValueForKey: 也會被調用。如果可以手動實現這些調用，就可以實現“手動觸發”了（後面介紹）。
5> 類 NSKVONotifying_A會重寫 class方法，將自己僞裝成類A。類 NSKVONotifying_A 還會重寫 deallo 方法來釋放資源。
系統將所有指向類 A 對象的isa指針指向類 NSKVONotifying_A 的對象。

爲了證明上述過程：我們第一步註釋掉ViewController 添加觀察者的代碼，在運行的時候，查看類 Room 的 isa 指針的值：

當將添加觀察者處的代碼打開，我們觀察到，在運行的時候，Room 的 isa指針指向了NSKVONotifying_Room 類（派生類）

KVO 手動實現

在 Room.m 文件中實現：

/**
首先，需要手動實現屬性的 setter 方法，並在設置操作的前後分別調用 willChangeValueForKey: 和 didChangeValueForKey方法，這兩個方法用於通知系統該 key 的屬性值即將和已經變更了；

其次，要實現類方法 automaticallyNotifiesObserversForKey，並在其中設置對該 key 不自動發送通知（返回 NO 即可）。這裏要注意，對其它非手動實現的 key，要轉交給 super 來處理。
*/
#import "Room.h"

@implementation Room

- (void)setNo:(int)no{
    [self willChangeValueForKey:@"no"];
    _no = no;
    [self didChangeValueForKey:@"no"];
}

+ (BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key{
    if ([key isEqualToString:@"no"]) {
        return NO;
    }
    return [super automaticallyNotifiesObserversForKey:key];
}
@end

當我們再次運行觀察，發現 Room 的 isa 指針指向Room類：

參考：

http://www.cppblog.com/kesalin/archive/2012/11/17/kvo.html

申明

以上觀點，屬於個人的理解，如果錯誤之處，歡迎拍磚。