KVO

什么是KVO

KVO的全称是key-value Observng,也叫做“键值监听”，通常用来监听某个对象的某个属性值的变化。下面使用一个简单的例子来回顾一下KVO的用法。

• 创建一个XLPerson类，内部创建一个name和age属性

@interface XLPerson : NSObject

@property(nonatomic, copy)NSString *name;
@property(nonatomic, assign)int age;

@end

• 在ViewController中监听XLPerson的age属性

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad{
    [super viewDidLoad];

    self.person = [[XLPerson alloc] init];
    self.person.age = 10;
    
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
}

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
    NSLog(@"\n keyPath:%@, \n object:%@, \n change:%@", keyPath, object, change);
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    self.person.age = 20;
}

@end

• person对象的age属性初始时设置为10，当点击屏幕，设置age为20时，系统自动触发了observeValueForKeyPath，打印出了age的旧值和新值，如下

2019-11-13 14:52:49.960452+0800 TestFont[52476:1429894] 
 keyPath:age, 
 object:<XLPerson: 0x6000039bec00>, 
 change:{
    kind = 1;
    new = 20;
    old = 10;
}

KVO内部实现

结合之前对NSObject底层的学习我们知道，实例对象的isa指针指向它的类对象，那么上文例子中的person对象的isa指针应该指向它的类对象XLPerson，为了做对比，我们增加一个person2对象：

- (void)viewDidLoad{
    [super viewDidLoad];

    self.person = [[XLPerson alloc] init];
    self.person.age = 10;
    
    self.person2 = [[XLPerson alloc] init];
    self.person2.age = 30;
    
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
}

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
    NSLog(@"\n keyPath:%@, \n object:%@, \n change:%@", keyPath, object, change);
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    self.person.age = 20;
}

@end

在touchesBegan方法中添加断点，然后我们使用LLDB命令来对代码进行调试

(lldb) p self.person->isa
(Class) $1 = NSKVONotifying_XLPerson
(lldb) p self.person2->isa
(Class) $2 = XLPerson
(lldb) 

这时候会发现添加了Observer后的person对象的isa指针不是指向XLPerson，而是指向一个新的类对象NSKVONotifying_XLPerson，而person2对象由于没有添加Observer，所以它的isa指针指向的是类对象XLPerson。

由于我们并没有创建过NSKVONotifying_XLPerson类，所以NSKVONotifying_XLPerson是在运行时动态生成的一个新的类，新类生成之后，又将person的isa指针指向了新的类对象。

为了了解NSKVONotifying_XLPerson的内部构造，我们自定义一个方法来打印Class的方法列表和superClass

- (void)descriptionOfClass:(Class)cls{
    NSLog(@"------------ %@ -----------", NSStringFromClass(cls));
    NSLog(@"%@ superClass ----> %@", NSStringFromClass(cls),NSStringFromClass(class_getSuperclass(cls)));
    
    unsigned int count;
    Method *methondList = class_copyMethodList(cls, &count);
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        Method method = methondList[i];
        NSString *methodName = NSStringFromSelector(method_getName(method));
        NSLog(@"%@ ----> %@", NSStringFromClass(cls), methodName);
    }
    free(methondList);
}

修改示例中的代码，打印出person和person1的方法列表和superClass

- (void)viewDidLoad{
    [super viewDidLoad];

    self.person = [[XLPerson alloc] init];
    self.person.age = 10;
    
    self.person2 = [[XLPerson alloc] init];
    self.person2.age = 20;
    
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
    
    [self descriptionOfClass:object_getClass(self.person)];
    NSLog(@"\n");
    [self descriptionOfClass:object_getClass(self.person2)];
}

注意：由于对象的实例方法都存放在类对象的methonList中，所以此处我们需要通过object_getClass方法拿到person和person1对象的类对象，然后通过遍历类对象的方法列表打印出具体的方法名称。 object_getClass方法如果传递过去一个示例对象，那么会返回对应的类对象，如果传递过去一个类对象，会返回对应的元类对象。

运行程序，得到以下运行结果

从图中可以看出，person对象由于加了KVO监听，所以它的类对象变成了NSKVONotifying_XLPerson，而NSKVONotifying_XLPerson对象的superClass是XLPerson，说明NSKVONotifying_XLPerson是XLPerson的子类。

在NSKVONotifying_XLPerson方法列表中主要有4个方法，setAge:、class、dealloc和_isKVOA，下面我们就来一一分析这四个方法。

• NSKVONotifying_XLPerson重写了父类中的setAge:方法，在setAge:方法中调用了Foundation框架中的_NSSetIntValueAndNotify方法，而_NSSetIntValueAndNotify方法就执行了监听KVO的核心逻辑，伪代码如下：

- (void)setAge:(int)age{
    //调用Foundationf框架中的_NSSetIntValueAndNotify方法
    [self _NSSetIntValueAndNotify];
}

- (void)_NSSetIntValueAndNotify{
    //将要修改age的值
    [self willChangeValueForKey:@"age"];
    //调用父类的setAge方法去修改age的值
    [super setAge:age];
    //完成修改age的值，并且执行observeValueForKeyPath方法
    [self didChangeValueForKey:@"age"];
}

• NSKVONotifying_XLPerson会重写父类的class方法，原因是Apple不想让调用者知道NSKVONotifying_XLPerson这个中间类的存在，所以重写class，返回原类的class对象，伪代码如下

- (Class)class{
    return [XLPerson class];
}

• 当NSKVONotifying_XLPerson类被销毁的时候，dealloc方法就被用来做一些收尾工作
• _isKVOA则是用来标识当前类是否是通过runtime动态生成的类对象，如果是，就返回YES，不是，则返回NO

还原NSKVONotifying_XLPerson对象的内部构造

上文介绍了NSKVONotifying_XLPerson对象中的几个主要的方法，现在我们就来还原一下NSKVONotifying_XLPerson对象完整的内部结构。

首先，NSKVONotifying_XLPerson是Class类型的对象，所以它内部肯定拥有isa指针和superClass指针，由此可以得到NSKVONotifying_XLPerson的结构如下：

结合isa指针的指向可以得到以下结构：

由此也可以得到NSKVONotifying_XLPerson的伪代码如下

@interface NSKVONotifying_XLPerson : XLPerson

@end

@implementation NSKVONotifying_XLPerson

- (void)setAge:(int)age{
    //调用Foundationf框架中的_NSSetIntValueAndNotify方法
    [self _NSSetIntValueAndNotify];
}

- (void)_NSSetIntValueAndNotify{
    //将要修改age的值
    [self willChangeValueForKey:@"age"];
    //调用父类的setAge方法去修改age的值
    [super setAge:age];
    //完成修改age的值，并且执行observeValueForKeyPath方法
    [self didChangeValueForKey:@"age"];
}

- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key{
    //触发observeValueForKeyPath方法
    [self observeValueForKeyPath:@"age" ofObject:self change:nil context:nil];
}

- (void)dealloc{
    //释放操作
}

- (Class)class{
    return [XLPerson class];
}

- (BOOL)_isKVOA{
    return YES;
}

@end

KVO总结

• 首先，给一个实例对象添加KVO，内部是利用Runtime动态的生成一个此实例对象的类对象的子类，具体的格式为_NSKVONotifying_XXX，并且让实例对象的isa指针指向这个新生成的类。
• 重写属性的set方法，当调用set方法时，会调用Foundation框架的NSSetXXXValueAndNotify函数
• 在_NSSetXXXValueAndNotify中会执行一下步骤
  • 调用willChangeValueForKey:方法
  • 调用父类的set方法，重新赋值
  • 调用didChangeValueForKey:方法，didChangeValueForKey:内部会触发监听器的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法

KVC

什么是KVC？

KVC，俗称“键值编码”，全称是“Key Value Coding”，它是一种可以直接通过字符串的名称（Key）来访问类属性的机制，而不是通过调用Setter或者Getter方法来进行访问。

KVC的常用方法如下

- (void)setValue:(nullable id)value forKey:(NSString *)key;
- (nullable id)valueForKey:(NSString *)key;

- (void)setValue:(nullable id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath;
- (nullable id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath;

KVC有两种赋值和取值方法，下面我们通过一个简单的例子来了解一下。首先创建XLPerson类和XLStudent类

@interface XLStudent : NSObject

@property(nonatomic, assign)int num;

@end

@interface XLPerson : NSObject

@property(nonatomic, strong)XLStudent *student;
@property(nonatomic, copy)NSString *name;
@property(nonatomic, assign)int age;

@end

然后通过KVC来设置XLPerson和XLStudent的属性的值，如下

- (void)viewDidLoad{
    [super viewDidLoad];

    XLPerson *person = [[XLPerson alloc] init];
    
    [person setValue:[[XLStudent alloc] init] forKey:@"student"];
    [person setValue:@10 forKey:@"age"];
    [person setValue:@"张三" forKey:@"name"];
    [person setValue:@20 forKeyPath:@"student.num"];
    
    NSNumber *age = [person valueForKey:@"age"];
    NSString *name = [person valueForKey:@"name"];
    NSNumber *num = [person valueForKeyPath:@"student.num"];
    
    NSLog(@"%@, %@, %@",age,name,num);
}

最后得到结果age=10、name=张三、num=20,由此可见，通过KVC确实可以修改对象中的属性。

使用KVC除了可以修改属性，也可以修改成员变量的值，在XLPerson中增加如下成员变量

@interface XLPerson : NSObject{
    int _height;
    int _weight;
}
@end

然后使用KVC进行赋值

XLPerson *person = [[XLPerson alloc] init];
[person setValue:@30 forKey:@"_height"];
[person setValue:@40 forKeyPath:@"_weight"];

NSLog(@"%@, %@",person->_height,person->_weight);

最后可以发现KVC确实也能修改成员变量的值。

同时，通过上面的代码我们可以看出两种赋值和取值方法的区别。

• setValue:forkey可以给person对象的所有属性赋值，但是层级只有一级，如果存在多级属性赋值，那么就需要调用多次此方法，上文的例子中，如果要修改student对象的num属性，就必须调用两次

[[person valueForKey:@"student"] valueForKey:@"num"];

• setValue:forkeyPath:支持一级属性赋值，也支持多级属性赋值，需要将属性的具体访问路径传递过去，在上文的例子中，通过student.num就可以修改student对象的num属性。在使用上更加简洁。

KVC底层原理

setValue:forkey:赋值流程

其实通过setValue:forkey方法给对象的属性赋值，主要经过以下几个流程

• 首先会按照setKey:、_setKey:的顺序到对象的方法列表中寻找这两个方法，如果找到了方法，则传参并且调用方法。
• 如果没有找到方法，则通过accessInstanceVariablesDirectly方法的返回值来决定是否能够查找成员变量。如果accessInstanceVariablesDirectly返回YES，则会按照以下顺序到成员变量列表中查找对应的成员变量：
  • _key
  • _isKey
  • key
  • isKey
• 如果accessInstanceVariablesDirectly返回NO，则直接抛出NSUnknownKeyException异常。
• 如果在成员变量列表中找到对应的属性值，则直接进行赋值，如果找不到，则会抛出NSUnknownKeyException异常。

对应流程图如下：

valueForKey:取值流程

通过valueForKey:方法取值，流程如下：

• 首先会按照以下顺序查找方法列表
  • getKey
  • key
  • isKey
  • _key
• 如果找到就直接传递参数，调用方法，如果未找到则查看accessInstanceVariablesDirectly方法的返回值，如果返回NO，则直接抛出NSUnknownKeyException异常
• 如果accessInstanceVariablesDirectly方法返回YES，则按如下顺序查找成员变量列表
  • _key
  • _isKey
  • key
  • isKey
• 如果能找到对应的成员变量，则直接获取成员变量的值，如果未找到，则抛出NSUnknownKeyException异常

流程图如下：

KVC和KVO的联系

通过对KVO的探索，我们知道，给对象的某个属性添加KVO监听，其实是动态创建了一个此类的子类，然后将对象的isa指针指向新生成的类，最后通过重写属性的setter方法来添加监听。那么如果使用KVC来对属性或者成员变量进行赋值，会触发KVO监听吗？我们通过一个简单的例子来测试一下

还是使用上文的XLPerson对象

- (void)viewDidLoad{
    [super viewDidLoad];

    self.person = [[XLPerson alloc] init];
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"_height" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];

}

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
    NSLog(@"\n keyPath:%@, \n object:%@, \n change:%@", keyPath, object, change);
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    [self.person setValue:@10 forKey:@"age"];
    [self.person setValue:@20 forKeyPath:@"_height"];
}

运行代码，点击屏幕可以看到如下打印信息

通过KVC不管是设置属性的值还是成员变量的值，都会触发KVO监听，说明在KVC内部确实会在给属性或成员变量赋值的时候，会通过类似调用didChangeValueForKey方法来触发KVO监听。

面试题

KVO

KVO的本质是什么？

• 给一个实例对象添加KVO，系统内部是利用Runtime动态的生成一个此实例对象的类对象的子类，具体的格式为_NSKVONotifying_XXX，并且让实例对象的isa指针指向这个新生成的类。
• 重写属性的set方法，当调用set方法时，会调用Foundation框架的NSSetXXXValueAndNotify函数
• 在_NSSetXXXValueAndNotify中会执行以下步骤
  • 调用willChangeValueForKey:方法
  • 调用父类的set方法，重新赋值
  • 调用didChangeValueForKey:方法，didChangeValueForKey:内部会触发监听器的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法

如何手动触发KVO？

在修改变量前后手动调用willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:方法

[self willChangeValueForKey:name];
_name = @"xxx";
[self didChangeValueForKey:name];

直接修改成员变量的值是否会触发KVO？

直接修改成员变量的值不会触发KVO，因为没有触发setter方法。

KVC

通过KVC修改属性的值会触发KVO吗？

会触发KVO。

KVC的赋值过程和取值过程分别是什么样的？

参考上文流程图

KVC的原理是什么？

参考上文流程图

结束语

以上内容纯属个人理解，如果有什么不对的地方欢迎留言指正。

一起学习，一起进步~~~