iOS 底层探索篇 —— KVO 底层原理（上）

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1. KVO

KVO（Key Value Observing, 键值观察）是Objective-C对观察者模式的实现，每次当被观察对象的某个属性值发生改变时，注册的观察者便能获得通知。

1.1注册一个kvo

• observer:观察者 也就是被观察对象发生改变时通知的接收者
• keyPath:被观察的属性名
• options:参数 这里一般选择NSKeyValueObservingOptionNew，NSKeyValueObservingOptionOld 。也就是在回调方法里会受到被观察属性的旧值和新值，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。
• context:这个参数可以传入任意类型的对象，这个值会传递到接收消息回调的代码中，是KVO中的一种传值方式，可以当作标识符用来区分观察到的属性。

1.2移除一个kvo

注意

• 移除观察者的时候如果他还没注册，那么就会报NSRangeException。注意要保持注册和移除的一对一关系，如果无法确定的话，就把removeObserver 放在try catch里面执行。
• kvo在dealloc的时候不会自动移除，被观察的对象会一直给观察者发消息，即使观察者已经被释放了。如果给被释放的观察者发消息，那么就会有内存访问的错误。所以要在释放观察者之前要移除kvo。
• protocols 没有提供询问物体是观察者还是被观察者的方法。为了避免释放的错误，一个典型的模式是在初始化的时候(例如在init或viewDidLoad中)注册为观察器，并在dealloc的时候移除观察者。要确保一个注册对应一个移除，并且确保观察者在被释放之前移除。

当这个对象没有移除观察者的时候，那么当self被释放之后，那么student就还会继续给self发送消息，这样就会导致崩溃。

1.3手动和自动 kvo

automaticallyNotifiesObservers是控制手动和自动kvo的地方，当返回YES时候就是自动，返回NO就是手动。

当返回NO的时候，需要在赋值之前调用willChangeValueForKey，赋值之后调用didChangeValueForKey,这样才会触发回调。

1.4 一对多

当要观察的属性被多个属性影响的时候，那么就可以调用setByAddingObjectsFromArray。

1.5 可变数组观察

当观察可变数组的时候，这样的方法添加的object，是无法被kvo观察到的。

如果想要被kvo观察到，则需要mutableArrayValueForKey这个方法去添加。

添加后看到kind是2。

看到其对应的是Insertion，也就是插入。

2. KVO 原理

KVO是使用一种称为isa-swizzing的技术实现的，当观察者为一个对象的属性注册时，被观察对象的isa指针被修改，指向一个中间类而不是真正的类。

在注册的地方打个断点后运行。

输出person的class发现是LGPerson，往下走也就是注册了之后在重新输出，发现是一个叫NSKVONotifying_LGPerson的类。

所以可以知道，注册观察者的时候系统自动生成了一个NSKVONotifying_LGPerson类。为了证明是生成的而不是原先就存在的。重新运行，打下断点在注册观察者之前，发现NSKVONotifying_LGPerson是不存在的，所以NSKVONotifying_LGPerson是动态生成的。

那么NSKVONotifying_LGPerson和LGPerson有什么关系呢？
用下列方法在注册观察者前后打印LGPerson类的子类，

运行后看到输出，发现NSKVONotifying_LGPerson是LGPerson的子类，而NSKVONotifying_LGPerson没有子类。

2.1 NSKVONotifying_LGPerson

那么NSKVONotifying_LGPerson里面有什么东西呢？
用下面的方法打印出NSKVONotifying_LGPerson的方法列表。

运行后发现，NSKVONotifying_LGPerson的方法有4个：
setNickName：setter
class：类型
dealloc ：释放实例对象，isa重新指回去。
_isKVOA：是否KVO标识符。

这四个方法都是NSKVONotifying_LGPerson重写的而不是继承来的，可以打印LGStudent的方法列表来证明一下。发现什么都没有，说明如果是父类的就不会打印，所以NSKVONotifying_LGPerson里的方法都是重写的。

2.2 isa 指向

看到NSKVONotifying_LGPerson有dealloc，那么NSKVONotifying_LGPerson是否会释放呢？NSKVONotifying_LGPerson释放之后isa是否会指回LGPerson呢？

在dealloc里面移除观察者然后打下断点后运行。

这里输出object_getClass(self.person)，发现是NSKVONotifying_LGPerson，往下走之后重新输出object_getClass(self.person)，发现输出结果成了LGPerson。这就代表着，isa重新指回了LGPerson。

回到之前的viewController，然后点击屏幕触发之前写好的方法，看到还是有输出NSKVONotifying_LGPerson类，代表着NSKVONotifying_LGPerson还存在，没有被销毁。

2.3 class 方法

重新进来，在添加观察者处后打下断点。

在lldb里面输出 self.person.class。按照正常的逻辑，现在self.person.class 输出的应该是NSKVONotifying_LGPerson，但是输出后发现是LGPerson。这里是因为NSKVONotifying_LGPerson只是用来帮忙做一些事情的，而明面上显示出来的还是LGPerson。

2.4 setter 方法

setter 方法是KVO的主要方法。setter存在，那么就排除了观察的是属性而不是成员变量，因为成员变量是没有setter的。
为成员变量添加观察者后运行。

点击屏幕，发现没有观察到Cooci，说明KVO是不观察成员变量的，同时也是对setter方法进行了监听。

那么这里调用的是谁的setter方法呢？
当把观察者移除后，发现还是可以调用setter方法，说明调用的是LGPerson的setter。

运行后再lldb为self->_person->_nickName打下断点。

往下走，触发setter方法后，发现进入了汇编。

lldb输出bt，发现确实调用了LGPerson 的setter，并且中间还调用了_NSSetObjectValueAndNotify，_changeValueForKey。setNickName之所以被调用，就是因为中间的这些方法的影响。那么中间这些方法做了什么呢？

查看_NSSetObjectValueAndNotify方法，看到这里调用了willChangeValueForKey和didChangeValueForKey。

往下看看到一个block的回调。

在看_changeValueForKey里面。发现里面做了键值观察，并且调用了NSKeyValueWillChange和NSKeyValueDidChange。

在observeValueForKeyPath回调处打下断点并触发回调，发现确实是从NSKeyValueDidChange里面来的，并且在NSKeyValueDidChange里面发送了一个通知。

3. 总结

• 要保持注册和移除的一对一关系
• 释放观察者之前要移除kvo。
• automaticallyNotifiesObservers是控制手动和自动kvo的地方，当返回YES时候就是自动，返回NO就是手动。当返回NO的时候，需要在赋值之前调用willChangeValueForKey，赋值之后调用didChangeValueForKey,这样才会触发回调。
• 当要观察的属性被多个属性影响的时候，那么就可以调用setByAddingObjectsFromArray。
• 当观察可变数组的时候，需要mutableArrayValueForKey这个方法去添加。
• KVO是使用一种称为isa-swizzing的技术实现的，当观察者为一个对象的属性注册时，被观察对象的isa指针被修改，指向一个中间类而不是真正的类。
• 注册观察者的时候系统动态生成了一个NSKVONotifying_XXXXXX类，是XXXXXX类的子类
• NSKVONotifying_XXXXXX类重写了class，dealloc，_isKVOA和setter方法
• NSKVONotifying_XXXXXX类dealloc之后isa重新指回了LGPerson，NSKVONotifying_LGPerson还存在，没有被销毁。
• KVO观察的是属性而不是成员变量