本文深入探讨了KVC与KVO的高级应用，包括消息传递、容器操作、与容器类的结合等。通过具体实例展示了如何使用KVC进行灵活的属性操作，并解释了KVO的实现原理及其在容器类观察中的应用。文章旨在为开发者提供更深层次的理解和实践指导。
KVC, KVO作为一种魔法贯穿日常Cocoa开发，笔者原先是准备写一篇对其的全面总结，可网络上对其的表面介绍已经够多了，除去基本层面的使用，笔者跟大家谈下平常在网络上没有提及的KVC, KVO进阶知识。旨在分享交流。
KVC的消息传递
valueForKey: 的使用并不仅仅用来取值那么简单，还有很多特殊的用法，集合类也覆盖了这个方法，通过调用 valueForKey: 给容器中每一个对象发送操作消息，并且结果会被保存在一个新的容器中返回，这样我们能很方便地利用一个容器对象创建另一个容器对象。另外，valueForKeyPath:还能实现多个消息的传递。一个例子:
NSArray *array = [NSArray arrayWithObject:@"10.11",
@"20.22", nil];
NSArray *resultArray = [array valueForKeyPath:@"doubleValue.intValue"];
NSLog(@"%@", resultArray);
//打印结果
(
10,
20
)
KVC容器操作
valueForKeyPath: 结合 操作符 来使用，所定义的keyPath格式入下图所示 
Left key path:如果有，则代表需要操作的对象路径(相对于调用者)
Collection operator:以"@"开头的操作符
Right key path:指定被操作的属性
常规操作符：
- @avg、@count、@max、@min、@sum
对象操作符：
- @distinctUnionOfObjects、@unionOfObjects
NSArray *values = [object valueForKeyPath:@"@unionOfObjects.value"];
@distinctUnionOfObjects操作符返回被操作对象指定属性的集合并做去重操作，而@unionOfObjects则允许重复。如果其中任何涉及的对象为nil，则抛出异常。
Array和Set操作符：Array和Set操作符操作对象是嵌套型的集合对象
- @distinctUnionOfArrays、@unionOfArrays
NSArray *values = [arrayOfobjectsArrays valueForKeyPath:@"@distinctUnionOfArrays.value"];
同样的，返回被操作集合下的集合中的对象的指定属性的集合，并且做去重操作，而@unionOfObjects则允许重复。如果其中任何涉及的对象为nil，则抛出异常。
- @distinctUnionOfSets
NSSet *values = [setOfobjectsSets valueForKeyPath:@"@distinctUnionOfSets.value"];
返回结果同理于NSArray。
据官方文档说明，目前还不支持自动以操作符。
KVC与容器类(集合代理对象)
当然对象的属性可以是一对一的，也可以是一对多。属性的一对多关系其实就是一种对容器类的映射。如果有一个名为numbers的数组属性，我们可以使用 valueForKey:@"numbers" 来获取，这个是没问题的，但KVC还能使用更灵活的方式管理集合。——集合代理对象
ElfinsArray.h
@interface ElfinsArray : NSObject
@property (assign ,nonatomic) NSUInteger count;
- (NSUInteger)countOfElfins;
- (id)objectInElfinsAtIndex:(NSUInteger)index;
@end
ElfinsArray.m
#import "ElfinsArray.h"
@implementation ElfinsArray
- (NSUInteger)countOfElfins {
return self.count;
}
- (id)objectInElfinsAtIndex:(NSUInteger)index {
return [NSString stringWithFormat:@"小精灵%lu", (unsigned long)index];
}
@end
Main.m
- (void)work {
ElfinsArray *elfinsArr = [ElfinsArray alloc] init];
elfinsArr.count = 3;
NSArray *elfins = [ElfinsArray valueForKey:@"elfins"];
//elfins为KVC代理数组
NSLog(@"%@", elfins);
//打印结果
(
"小精灵0",
"小精灵1",
"小精灵2"
)
}
问题来了，ElfinsArray中并没有定义elfins属性，那么elfins数组从何而来？ valueForKey: 有如下的搜索规则：
- 按顺序搜索getVal、val、isVal，第一个被找到的会用作返回。
- countOfVal，或者objectInValAtIndex:与valAtIndexes其中之一，这个组合会使KVC返回一个代理数组。
- countOfVal、enumeratorOfVal、memberOfVal。这个组合会使KVC返回一个代理集合。
- 名为 val、 isVal、val、isVal的实例变量。到这一步时，KVC会直接访问实例变量，而这种访问操作破坏了封装性，我们应该尽量避免，这可以通过重写+accessInstanceVariablesDirectly返回NO来避免这种行为。
ok上例中我们实现了第二条中的特殊命名函数组合：
- (NSUInteger)countOfElfins;
- (id)objectInElfinsAtIndex:(NSUInteger)index;
这使得我们调用 valueForKey:@"elfins" 时，KVC会为我们返回一个可以响应NSArray所有方法的代理数组对象(NSKeyValueArray)，这是NSArray的子类， -
(NSUInteger)countOfElfins 决定了这个代理数组的容量， - (id)objectInElfinsAtIndex:(NSUInteger)index 决定了代理数组的内容。本例中使用的key是elfins，同理的如果key叫human，KVC就会去寻找 -countOfHuman:
可变容器呢
当然我们也可以在可变集合(NSMutableArray、NSMutableSet、NSMutableOrderedSet)中使用集合代理:这个例子我们不再使用KVC给我们生成代理数组，因为我们是通过KVC拿到的，而不能主动去操作它(insert/remove)，我们声明一个可变数组属性elfins。
ElfinsArray.h
@interface ElfinsArray : NSObject
@property (strong ,nonatomic) NSMutableArray *elfins;
- (void)insertObject:(id)object inNumbersAtIndex:(NSUInteger)index;
- (void)removeObjectFromNumbersAtIndex:(NSUInteger)index;
@end
ElfinsArray.m
#import "ElfinsArray.h"
@implementation ElfinsArray
- (void)insertObject:(id)object inElfinsAtIndex:(NSUInteger)index {
[self.elfins insertObject:object atIndex:index];
NSLog(@"insert %@\n", object);
}
- (void)removeObjectFromElfinsAtIndex:(NSUInteger)index {
[self.elfins removeObjectAtIndex:index];
NSLog(@"remove\n");
}
@end
Main.m
- (void)work {
ElfinsArray *elfinsArr = [ElfinsArray alloc] init];
elfinsArr.elfins = [NSMutableArray array];
NSMutableArray *delegateElfins = [ElfinsArray mutableArrayValueForKey:@"elfins"];
//delegateElfins为KVC代理可变数组，非指向elfinsArr.elfins
[delegateElfins insertObject:@"小精灵10" atIndex:0];
NSLog(@"first log \n %@", elfinsArr.elfins);
[delegateElfins removeObjectAtIndex:0];
NSLog(@"second log \n %@", elfinsArr.elfins);
//打印结果
insert 小精灵10
first log
(
"小精灵10"
)
remove
second log
(
)
}
上例中，我们通过调用
- mutableArrayValueForKey:
- mutableSetValueForKey:
- mutableOrderedSetValueForKey:
KVC会给我们返回一个代理可变容器delegateElfins，通过对代理可变容器的操作，KVC会自动调用合适KVC方法(如下):
//至少实现一个insert方法和一个remove方法
- insertObject:inValAtIndex:
- removeObjectFromValAtIndex:
- insertVal:atIndexes:
- removeValAtIndexes:
间接地对被代理对象操作。还有一组更强大的方法供参考
- replaceObjectInValAtIndex:withObject:
- replaceValAtIndexes:withVal:
我认为这就是KVC结合KVO的结果。这里我尝试研究下了文档中的如下两个方法，还没有什么头绪，知道的朋友可否告诉我下
- willChange:valuesAtIndexes:forKey:
- didChange:valuesAtIndexes:forKey:
KVO和容器类
要注意，对容器类的观察与对非容器类的观察并不一样，不可变容器的内容发生改变并不会影响他们所在的容器，可变容器的内容改变&内容增删也都不会影响所在的容器，那么如果我们需要观察某容器中的对象，首先我们得观察容器内容的变化，在容器内容增加时添加对新内容的观察，在内容移除同时移除对该内容的观察。
既然容器内容数量改变和内容自身改变都不会触发容器改变，此时对容器属性施加KVO并没有效果，那么怎么实现对容器变化(非容器改变)的观察呢？上面所介绍的代理容器能帮到我们：
//我们通过KVC拿到容器属性的代理对象
NSMutableArray *delegateElfins = [ElfinsArray mutableArrayValueForKey:@"elfins"];
[delegateElfins addObject:@"小精灵10"];
当然这样做的前提是要实现 insertObject:inValAtIndex: 和 removeObjectFromValAtIndex: 两个方法。如此才能触发 observeValueForKeyPath:ofObject:change:context: 的响应。
而后，我们就可以轻而易举地在那两个方法实现内对容器新成员添加观察/对容器废弃成员移除观察。
KVO的实现原理
写到这里有点犯困，估计广州的春天真的来了。对于KVO的实现原理就不花笔墨再描述了，网络上哪里都能找到，这里借网上一张图来偷懒带过。
在我们了解明白实现原理的前提下，我们可以自己来尝试模仿，那么我们从哪里下手呢？先来准备一个新子类的setter方法：
- (void)notifySetter:(id)newValue {
NSLog(@"我是新的setter");
}
setter的实现先留空，下面再详细说，紧接着，我们直接进入主题，runtime注册一个新类，并且让被监听类的isa指针指向我们自己伪造的类，为了大家看得方便，笔者就不做封装了，所有直接写在一个方法内:
- (Class)configureKVOSubClassWithSourceClassName:(NSString *)className observeProperty:(NSString *)property {
NSString *prefix = @"NSKVONotifying_";
NSString *subClassName = [prefix stringByAppendingString:className];
//1
Class originClass = [KVOTargetClass class];
Class dynaClass = objc_allocateClassPair(originClass, subClassName.UTF8String, 0);
//重写property对应setter
NSString *propertySetterString = [@"set" stringByAppendingString:[[property substringToIndex:1] uppercaseString]];
propertySetterString = [propertySetterString stringByAppendingString:[property substringFromIndex:1]];
propertySetterString = [propertySetterString stringByAppendingString:@":"];
SEL setterSEL = NSSelectorFromString(propertySetterString);
//2
Method setterMethod = class_getInstanceMethod(originClass, setterSEL);
const char types = method_getTypeEncoding(setterMethod);
class_addMethod(dynaClass, setterSEL, class_getMethodImplementation([self class], @selector(notifySetter:)), types);
objc_registerClassPair(dynaClass);
return dynaClass;
}
我们来看
//1处，我们要创建一个新的类，可以通过 objc_allocateClassPair 来创建这个新类和他的元类，第一个参数需提供superClass的类对象，第二个参数接受新类的类名，类型为 const
char * ，通过返回值我们得到dynaClass类对象。
//2处，我们希望为我们的伪造的类添加跟被观察类一样只能的setter方法，我们可以借助被观察类，拿到类型编码信息，通过 class_addMethod ，注入我们自己的setter方法实现: class_getMethodImplementation([self
class], @selector(notifySetter:)) ，最后通过 objc_registerClassPair 完成新类的注册！。
可能有朋友会问 class_getMethodImplementation 中获取IMP的来源 [self
class] 的self是指代什么？其实就是指代我们自己的setter(notifySetter:)IMP实现所在的类，指代从哪个类可以找到这个IMP，笔者这里是直接开一个新工程，在ViewController里就开干的， notifySetter: 和这个手术方法 configureKVOSubClassWithSourceClassName:
observeProperty: 所在的地方就是VC，因此self指向的就是这个VC实例，也就是这个手术方法的调用者。
不用怀疑，经过手术后对KVOTargetClass对应属性的修改，就会进入到我们伪装的setter，下面我们来完成先前留空的setter实现:
- (void)notifySetter:(id)newValue {
NSLog(@"我是新的setter");
struct objc_super originClass = {
.receiver = self,
.super_class = class_getSuperclass(object_getClass(self))
};
NSString *setterName = NSStringFromSelector(_cmd);
NSString *propertyName = [setterName substringFromIndex:3];
propertyName = [[propertyName substringToIndex:propertyName.length - 1] lowercaseString];
[self willChangeValueForKey:propertyName];
//调用super的setter
//1
void (*objc_msgSendSuperKVO)(void * class, SEL _cmd, id value) = (void *)objc_msgSendSuper;
//2
objc_msgSendSuperKVO(&originClass, _cmd, newValue);
[self didChangeValueForKey:propertyName];
}
我们轻而易举地让 willChangeValueForKey: 和 didChangeValueForKey:包裹了对newValue的修改。
这里需要提的是:
//1处，在IOS8后，我们不能直接使用 objc_msgSend() 或者 objc_msgSendSuper() 来发送消息，我们必须自定义一个msg_Send函数并提供具体类型来使用。
//2处，至于 objc_msgSendSuper(struct objc_super *, SEL, ...) ，第一个参数我们需要提供一个objc_super结构体，我们command跳进去来看看这个结构体:
/// Specifies the superclass of an instance.
struct objc_super {
/// Specifies an instance of a class.
__unsafe_unretained id receiver;
/// Specifies the particular superclass of the instance to message.
#if !defined(__cplusplus) && !__OBJC2__
/* For compatibility with old objc-runtime.h header */
__unsafe_unretained Class class;
#else
__unsafe_unretained Class super_class;
#endif
/* super_class is the first class to search */
};
#endif
第一个成员receiver表示某个类的实例，第二个成员super_class代表当前类的父类，也就是这里接受消息目标的类。
工作已经完成了，可以随便玩了:
- (void)main {
KVOTargetClass *kvoObject = [[KVOTargetClass alloc] init];
NSString *targetClassName = NSStringFromClass([KVOTargetClass class]);
Class subClass = [self configureKVOSubClassWithSourceClassName:targetClassName observeProperty:@"name"];
object_setClass(kvoObject, subClass);
[kvoObject setName:@"haha"];
NSLog(@"property -- %@", kvoObject.name);
}
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