Objective-C 的 KVO（一）：基本使用 && 底层原理

最新推荐文章于 2025-11-26 12:38:52 发布
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本文深入讲解了Objective-C中的Key-Value Observing (KVO)原理、使用方法、集合操作、属性依赖及底层实现，还包括自定义KVO的实现示例。通过实例演示，助您轻松理解和应用KVO技术。

目录

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  • KVO 的概念

    KVO（Key-Value Observing），翻译成中文叫：键值观察，是苹果提供的一套事件通知机制，允许观察者监听被观察者给定属性的值的改变。当被观察者给定属性的值发生改变时，会触发观察者的监听方法来通知观察者。KVO 是在 MVC 架构中各层之间进行通信的一种特别有用的技术

    KVO 可以监听被观察者中单个属性的改变，也可以监听被观察中集合元素的改变。KVO 监听集合对象的元素的改变时，需要通过 KVC 的集合代理方法获取可变集合代理对象，并使用可变集合代理对象进行操作。当可变集合代理对象内部的元素发生改变时，会触发 KVO 的监听方法。集合对象包括 NSArray、NSOrderedSet、NSSet

    KVO 和 KVC 有着密切的联系，如果想要深入了解 KVO，建议先学习 KVC

  • KVO 的相关方法

    #pragma mark - 相关枚举值与常量的定义

// 被观察者给定属性的观察配置选项，包括观察的内容与发送通知的时机
typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, NSKeyValueObservingOptions) {
     
     
    NSKeyValueObservingOptionNew = 0x01,		// 观察属性的新值，默认在属性改变之后发送通知
    
    NSKeyValueObservingOptionOld = 0x02,		// 观察属性的旧值，默认在属性改变之后发送通知
    
    NSKeyValueObservingOptionInitial = 0x04,	// 在添加观察者时，立即发送一次通知。在每次属性改变之后，也会发送一次通知
    											// 如果需要观察属性的新值，则配合 NSKeyValueObservingOptionNew 使用
    											// 如果需要观察属性的旧值，则配合 NSKeyValueObservingOptionOld 使用
    											
    NSKeyValueObservingOptionPrior = 0x08		// 在属性改变之前和属性改变之后，各发一次通知
    											// 在属性改变之前发送的通知中，始终包含 NSKeyValueChangeNotificationIsPriorKey 条目，始终不包含 NSKeyValueChangeNewKey 条目
    											// 如果需要观察属性的新值，则配合 NSKeyValueObservingOptionNew 使用。属性的新值只包含在属性改变之后的通知中
    											// 如果需要观察属性的旧值，则配合 NSKeyValueObservingOptionOld 使用。属性的旧值既会包含在属性改变之前的通知中，也会包含在属性改变之后的通知中
};

// 被观察者给定属性的改变类型（即 change 字典中 NSKeyValueChangeKindKey 条目的可能值）
typedef NS_ENUM(NSUInteger, NSKeyValueChange) {
     
     
    NSKeyValueChangeSetting = 1,		// 对属性进行了设值操作（用于非集合类型和集合类型）
    NSKeyValueChangeInsertion = 2,		// 对属性进行了插入操作（仅用于集合类型）
    NSKeyValueChangeRemoval = 3,		// 对属性进行了移除操作（仅用于集合类型）
    NSKeyValueChangeReplacement = 4,	// 对属性进行了替换操作（仅用于集合类型）
};

// 被观察者给定集合属性的事件类型
typedef NS_ENUM(NSUInteger, NSKeyValueSetMutationKind) {
     
     
    NSKeyValueUnionSetMutation = 1,		// 对应于属性的改变类型 NSKeyValueChangeInsertion，	对应于调用方法 -[NSMutableSet unionSet]
    NSKeyValueMinusSetMutation = 2,		// 对应于属性的改变类型 NSKeyValueChangeRemoval，  	对应于调用方法 -[NSMutableSet minusSet]
    NSKeyValueIntersectSetMutation = 3,	// 对应于属性的改变类型 NSKeyValueChangeRemoval，		对应于调用方法 -[NSMutableSet intersectSet]
    NSKeyValueSetSetMutation = 4		// 对应于属性的改变类型 NSKeyValueChangeReplacement，	对应于调用方法 -[NSMutableSet setSet]
};

// change 字典中所包含的键
typedef NSString * NSKeyValueChangeKey NS_STRING_ENUM;									// 将 NSString* 取别名为 NSKeyValueChangeKey，即 change 字典中键的类型为 NSString*
FOUNDATION_EXPORT NSKeyValueChangeKey const NSKeyValueChangeKindKey;					// 用于标识被观察者给定属性的改变类型，对应字符串 @"kind"
FOUNDATION_EXPORT NSKeyValueChangeKey const NSKeyValueChangeNewKey; 					// 用于标识被观察者给定属性的新值，对应字符串 @"new"
FOUNDATION_EXPORT NSKeyValueChangeKey const NSKeyValueChangeOldKey; 					// 用于标识被观察者给定属性的旧值，对应字符串 @"old"
FOUNDATION_EXPORT NSKeyValueChangeKey const NSKeyValueChangeIndexesKey; 				// 用于标识被观察者给定集合属性被更改的索引，对应字符串 @"indexes"
FOUNDATION_EXPORT NSKeyValueChangeKey const NSKeyValueChangeNotificationIsPriorKey; 	// 用于标识是否为给定属性改变之前所发送的通知，对应字符串 @"notificationIsPrior"

#pragma mark - KVO 使用 3 步曲

// 注册观察者
// @param.observer 观察者
// @param.keyPath 被观察者给定属性的关键路径
// @param.options 观察的配置选项，用于确定观察者收到的通知中所包含的内容，以及通知的发送时间
// @param.context 用于在通知触发时传递给观察者的上下文，在观察者的监听方法中可以接收到这个数据，是 KVO 中的一种传值方式
// 				  可以传入任意类型的 Objective-C 对象或者 C 指针。如果传入的是一个 Objective-C 对象，则必须在移除观察者之前持有它的强引用，否则在观察者的监听方法中访问 context 就可能导致程序 Crash
// @note 方法的调用者，即为被观察者
-(void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context;

// 通知触发时的回调
// @param.keyPath 被观察者给定属性的关键路径
// @param.object 被观察者
// @param.change 包含被观察者给定属性详细的更改信息
// @param.context 在注册观察者时传递的上下文
// @note 观察者需要实现此回调以监听被观察者中给定属性的值的改变
-(void)observeValueForKeyPath:(nullable NSString *)keyPath ofObject:(nullable id)object change:(nullable NSDictionary<NSKeyValueChangeKey, id> *)change context:(nullable void *)context;

// 注销观察者
// @param.observer 观察者
// @param.keyPath 被观察者给定属性的关键路径
// @param.context 在注册观察者时传递的上下文
// @note 方法的调用者，即为被观察者
-(void)removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath context:(nullable void *)context;
-(void)removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath;

#pragma mark - KVO 与 NSArray

// 注册观察者
// @param.observer 观察者
// @param.indexes 数组中被观察的元素的索引
// @param.keyPath 数组元素被观察属性的关键路径
// @param.options 观察的配置选项，用于确定观察者收到的通知中所包含的内容，以及通知的发送时间
// @param.context 用于在通知触发时传递给观察者的上下文，在观察者的监听方法中可以接收到这个数据，是 KVO 中的一种传值方式
// 				  可以传入任意类型的 Objective-C 对象或者 C 指针。如果传入的是一个 Objective-C 对象，则必须在移除观察者之前持有它的强引用，否则在观察者的监听方法中访问 context 就可能导致程序 Crash
// @note 在此方法中，被观察者不是方法的调用者(NSArray、NSMutableArray)
//		 在此方法中，被观察者是数组中的元素
-(void)addObserver:(NSObject *)observer toObjectsAtIndexes:(NSIndexSet *)indexes forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context;

// 注销观察者
// @param.observer 观察者
// @param.indexes 数组中要注销观察者的元素的索引
// @param.keyPath 要注销观察者的数组元素给定属性的关键路径
// @param.context 在注册观察者时传递的上下文
// @note 在此方法中，要注销观察者的不是方法的调用者(NSArray、NSMutableArray)
//		 在此方法中，要注销观察者的是数组中的元素
-(void)removeObserver:(NSObject *)observer fromObjectsAtIndexes:(NSIndexSet *)indexes forKeyPath:(NSString *)keyPath context:(nullable void *)context;
-(void)removeObserver:(NSObject *)observer fromObjectsAtIndexes:(NSIndexSet *)indexes forKeyPath:(NSString *)keyPath;

#pragma mark - 手动触发 KVO

// 用于手动触发非集合类型的被观察者给定属性的 KVO 通知，以下两个方法必须始终成对地的调用
// @param.key 被观察者中需要手动触发 KVO 通知的属性的关键路径
-(void)willChangeValueForKey:(NSString *)key;
-(void)didChangeValueForKey:(NSString *)key;

// 用于手动触发有序集合类型的被观察者给定属性的 KVO 通知，以下两个方法必须始终成对地的调用
// @param.changeKind 集合元素的改变类型（插入、移除、替换）
// @param.indexes 需要手动触发 KVO 通知的集合元素的索引
// @param.key 集合元素中需要手动触发 KVO 通知的属性的关键路径
-(void)willChange:(NSKeyValueChange)changeKind valuesAtIndexes:(NSIndexSet *)indexes forKey:(NSString *)key;
-(void)didChange:(NSKeyValueChange)changeKind valuesAtIndexes:(NSIndexSet *)indexes forKey:(NSString *)key;

// 用于手动触发无序集合类型的被观察者给定属性的 KVO 通知，以下两个方法必须始终成对地的调用
// @param.key 集合元素中需要手动触发 KVO 通知的属性的关键路径
// @param.mutationKind 集合事件的类型（union、minus、intersect、set）
// @param.objects 用于集合事件的集合元素
-(void)willChangeValueForKey:(NSString *)key withSetMutation:(NSKeyValueSetMutationKind)mutationKind usingObjects:(NSSet *)objects;
-(void)didChangeValueForKey:(NSString *)key withSetMutation:(NSKeyValueSetMutationKind)mutationKind usingObjects:(NSSet *)objects;

#pragma mark - KVO 的触发控制：自动触发 or 手动触发

// 用于控制被观察者中给定 key 所标识的属性的触发模式
// @param.key 需要控制触发模式的属性的关键路径
// @return YES - 自动触发，NO - 手动触发
// @note 此方法的默认实现会在被观察者所属的类中搜索名称为 +automaticallyNotifiesObserversOf<Key> 的方法
//		 如果找到，则返回 +automaticallyNotifiesObserversOf<Key> 的调用结果
//		 如果找不到，则返回 YES
+(BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key;

#pragma mark - KVO 的属性依赖

// 用于控制被观察者中给定 key 所标识的属性依赖的其他属性
// @param.key 用于标识依赖属性的关键路径
// @return 用于标识被依赖属性的关键路径的集合
// @note 此方法的默认实现会在被观察者所属的类中搜索名称为 +keyPathsForValuesAffecting<Key> 的方法
//		 如果找到，则返回 +keyPathsForValuesAffecting<Key> 的调用结果
// 		 如果找不到，为了向后的二进制兼容性，则返回根据之前已弃用的 +setKeys:triggerChangeNotificationsForDependentKey: 的调用所提供的信息计算出的关键路径的集合
+(NSSet<NSString *> *)keyPathsForValuesAffectingValueForKey:(NSString *)key;

#pragma mark - 被观察者中全部的观察信息

// 包括每个观察者的 observer、keyPath、options、context
@property (nullable) void *observationInfo NS_RETURNS_INNER_POINTER;

KVO 的基本使用

  • KVO 使用三步曲

  1. 被观察者添加（注册）观察者，即
    被观察者调用 -addObserver:forKeyPath:options:context: 方法为自己添加观察者

  2. 观察者实现监听方法以接收被观察者给定属性改变的通知，即
    在观察者所属的类中实现 -observeValueForKeyPath:ofObject:change:context: 方法以接收被观察者给定属性改变的通知
    如果一个对象被注册为观察者，则该对象必须能响应此回调方法，即该对象所属类中必须实现此回调方法。当被观察者给定属性发生改变时就会调用此回调方法，没有实现会导致程序 Crash

  3. 被观察者移除（注销）观察者，即
    被观察者调用 -removeObserver:forKeyPath:context: 方法移除观察者。因为被观察者在调用 KVO 注册方法添加观察者之后，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，被观察者需要在观察者被销毁之前调用此方法以移除观察者，否则当被观察者给定属性的值再次改变时，KVO 向已释放的观察者再次发送属性值改变的通知，可能会导致程序 Crash

    代码示例：
    Person 类

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

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, strong) Person* aPerson;

@end

@implementation ViewController

// 懒加载
-(Person *)aPerson {
     
     
    if (!_aPerson) {
     
     
        _aPerson = [[Person alloc] init];
    }
    return _aPerson;
}

-(void)viewDidLoad {
     
     
    [super viewDidLoad];
    
    // 1.被观察者添加（注册）观察者
    [self.aPerson addObserver:self forKeyPath:
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