iOS底层原理——KVO和KVC

本文详细介绍了iOS开发中的KVO(Key Value Observing)和KVC(Key Value Coding)机制。KVO用于监听对象属性变化,通过注册、实现监听和移除监听步骤操作。KVC则提供了间接访问属性的方法,通过键来获取或设置值。文章还揭示了KVO的内部实现原理,包括setter方法的动态替换。同时,KVC的setValue:forKey:和valueForKey:的调用流程也进行了剖析。了解这些机制对于提升iOS开发效率和代码质量至关重要。

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一、KVO

1、概述

KVO的全称是KeyValueObserving,俗称“键值监听",可以用于监听某个对象属性值的改变;
KVO是苹果提供的在套事件通知机制。KVO和NSNotificationCenter都是iOS中观察者模式的一种实现,区别是:NSNotificationCenter可以是一对多的关系,而KVO是一对一的;

2、KVO的使用

使用KVO分为三个步骤:

  • 注册KVO监听

通过[addObserver:forKeyPath:options:context:]方法注册KVO,这样可以接收到keyPath属性的变化事件;

  • KVO监听实现

通过方法[observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:]实现KVO的监听;

  • 移除KVO监听

在不需要监听的时候,通过方法[removeObserver:forKeyPath:],移除监听;

// 1. 给一个对象的属性添加KVO
[p addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];

// 2. 实现KVO的方法, 来监听属性值的变化
/** 
keyPath: 被观察的属性的key
object:  被观察的对象
change:  属性的改变对象
context: 上下文
*/
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSString *,id> *)change context:(void *)context {
    NSLog(@"监听到了%@的%@属性发生了改变", object, keyPath);
    NSLog(@"%@", change);
}

3、代码范例实现

注册监听:

// 给person1对象添加KVO监听属性age的变化 
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld; [self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:@"123"];

KVO监听实现:

// 当监听对象的属性值发生改变时,就会调用
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context { NSLog(@"监听到%@的%@属性值改变了 - %@ - %@", object, keyPath, change, context); }

移除KVO监听:

- 
    [self.person1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}

4、KVO的原理

KVO的本质是改变setter方法的调用:

1、利用Runttime API动态生成一个子类,并且让instance对象的isa指向这个全新的子类;
2、当修改instance对象的属性时,会调用Foundation的 _NSSetXXXValueAndNotify函数;

  • 先调用willChangeValueForKey方法,
  • 再调用父类原来的setter方法
  • 最后调用didChangeValueForKey,内部会触发监听器(Oberser)的监听方法(observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:);

_NSSetXXXValueAndNotify的内部实现原理

  • 先调用willChangeValueForKey方法,
  • 再调用父类原来的setter方法
  • 最后调用didChangeValueForKey,内部会触发监听器(Oberser)的监听方法(observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:);

手动调用KVO
手动调用KVO分两步骤:

1、修改类方法automaticallyNotifiesObserversForKey 的返回值;
2、调用KVO主要依靠两个方法,在属性发生改变之前调用willChangeValueForKe方法,在发生改变之后调用didChangeValueForKey方法即可;

// 在成员变量的类中
+ (BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key {

    if ( [key isEqualToString:@"age"]  ) {

        return NO;
    }

    return [super automaticallyNotifiesObserversForKey:key];
}

- (void)setAge:(int)age {

    if ( _age != age ) {

        [self willChangeValueForKey:@"age"];

        _age = age;

        [self didChangeValueForKey:@"age"];
    }
}

二、KVC

1、概述

KVC的全称是KeyValueCoding,俗称“键值编码”,可以通过一个key来访问某个属性;

KVC提供了一种间接访问其属性方法或成员变量的机制,可以通过字符串来访问对应的属性方法或成员变量;

2、常见的API有:

- (void)setValue:(id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath;
- (void)setValue:(id)value forKey:(NSString *)key;
- (id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath;
- (id)valueForKey:(NSString *)key;

3、setValue:forKey: 的原理

KVC赋值原理:
KVC赋值流程图

  • 首先会按照setKey、_setKey的顺序查找方法,找到方法,直接调用方法并赋值;
  • 未找到方法,则调用+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly;
  • 若accessInstanceVariablesDirectly方法返回YES,则按照_key、_isKey、key、isKey的顺序查找成员变量,找到直接赋值,找不到则抛出异常;
  • 若accessInstanceVariablesDirectly方法返回NO,则直接抛出异常;
    accessInstanceVariablsDirectly方法的默认返回值是YES;

4、valueForKey:的原理

KVC取值原理:
KVC取值流程图

  • 首先会按照getKey、key、isKey、_key的顺序查找方法,找到直接调用取值
  • 若未找到,则查看+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly的返回值,若返回NO,则直接抛出异常;
  • 若返回的YES,则按照_key、_isKey、key、isKey的顺序查找成员变量,找到则取值;
  • 找不到则抛出异常;
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