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iOS底层原理总结 - 探寻KVO本质

xx_cc  · 掘金  ·  · 2018-04-21 04:00

正文

iOS底层原理总结 - 探寻KVO本质

对小码哥底层班视频学习的总结与记录。面试题部分,通过对面试题的分析探索问题的本质内容。

问题

  1. iOS用什么方式实现对一个对象的KVO?(KVO的本质是什么?)
  2. 如何手动触发KVO

首先需要了解KVO基本使用,KVO的全称 Key-Value Observing,俗称“键值监听”,可以用于监听某个对象属性值的改变。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    Person *p1 = [[Person alloc] init];
    Person *p2 = [[Person alloc] init];
    p1.age = 1;
    p1.age = 2;
    p2.age = 2;
    // self 监听 p1的 age属性
    NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;

    [p1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
    p1.age = 10;
    [p1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context
{
    NSLog(@"监听到%@的%@改变了%@", object, keyPath,change);
}

// 打印内容
监听到<Person: 0x604000205460>的age改变了{
    kind = 1;
    new = 10;
    old = 2;
}

上述代码中可以看出,在添加监听之后,age属性的值在发生改变时,就会通知到监听者,执行监听者的observeValueForKeyPath方法。

探寻KVO底层实现原理

通过上述代码我们发现,一旦age属性的值发生改变时,就会通知到监听者,并且我们知道赋值操作都是调用 set方法,我们可以来到Person类中重写age的set方法,观察是否是KVO在set方法内部做了一些操作来通知监听者。

我们发现即使重写了set方法,p1对象和p2对象调用同样的set方法,但是我们发现p1除了调用set方法之外还会另外执行监听器的observeValueForKeyPath方法。

说明KVO在运行时获取对p1对象做了一些改变。相当于在程序运行过程中,对p1对象做了一些变化,使得p1对象在调用setage方法的时候可能做了一些额外的操作,所以问题出在对象身上,两个对象在内存中肯定不一样,两个对象可能本质上并不一样。接下来来探索KVO内部是怎么实现的。

KVO底层实现分析

首先我们对上述代码中添加监听的地方打断点,看观察一下,addObserver方法对p1对象做了什么处理?也就是说p1对象在经过addObserver方法之后发生了什么改变,我们通过打印isa指针如下图所示

addObserver对p1对象的处理

通过上图我们发现,p1对象执行过addObserver操作之后,p1对象的isa指针由之前的指向类对象Person变为指向NSKVONotifyin_Person类对象,而p2对象没有任何改变。也就是说一旦p1对象添加了KVO监听以后,其isa指针就会发生变化,因此set方法的执行效果就不一样了。

那么我们先来观察p2对象在内容中是如何存储的,然后对比p2来观察p1。 首先我们知道,p2在调用setage方法的时候,首先会通过p2对象中的isa指针找到Person类对象,然后在类对象中找到setage方法。然后找到方法对应的实现。如下图所示

未使用KVO监听的对象放大实现路径

但是刚才我们发现p1对象的isa指针在经过KVO监听之后已经指向了NSKVONotifyin_Person类对象,NSKVONotifyin_Person其实是Person的子类,那么也就是说其superclass指针是指向Person类对象的,NSKVONotifyin_Person是runtime在运行时生成的。那么p1对象在调用setage方法的时候,肯定会根据p1的isa找到NSKVONotifyin_Person,在NSKVONotifyin_Person中找setage的方法及实现。

经过查阅资料我们可以了解到。 NSKVONotifyin_Person中的setage方法中其实调用了 Fundation框架中C语言函数 _NSsetIntValueAndNotify,_NSsetIntValueAndNotify内部做的操作相当于,首先调用willChangeValueForKey 将要改变方法,之后调用父类的setage方法对成员变量赋值,最后调用didChangeValueForKey已经改变方法。didChangeValueForKey中会调用监听器的监听方法,最终来到监听者的observeValueForKeyPath方法中。

那么如何验证KVO真的如上面所讲的方式实现?

首先经过之前打断点打印isa指针,我们已经验证了,在执行添加监听的方法时,会将isa指针指向一个通过runtime创建的Person的子类NSKVONotifyin_Person。 另外我们可以通过打印方法实现的地址来看一下p1和p2的setage的方法实现的地址在添加KVO前后有什么变化。

// 通过methodForSelector找到方法实现的地址
NSLog(@"添加KVO监听之前 - p1 = %p, p2 = %p", [p1 methodForSelector: @selector(setAge:)],[p2 methodForSelector: @selector(setAge:)]);
    
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[p1 addObserver:self for






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