KVO实现原理和具体应用

一、什么是KVO？

KVO（key-value observing）是Objective-C对观察者设计模式的一种实现。【另一种是：通知机制（notification），详情参考：iOS 趣谈设计模式——通知】；

KVO提供一种机制，指定一个被观察的对象（A类），当对象某个属性（A中的属性name）发生更改时，对象会获得通知，并作出相应处理；【且不需要给被观察的对象添加任何额外代码，就能使用KVO机制】

KVO在MVC设计架构下的项目很适合实现mode模型和view视图指尖的通讯。

例如：代码中，在模型类A创建属性数据，在控制器中创建观察者，一旦属性数据发生改变就收到观察者收到通知，通过KVO再在控制器使用回调方法处理实现视图B的更新。

二、实现原理

KVO在Apple中的API文档如下：

Automatic key-value observing is implemented using a technique called isa-swizzling… When an observer is registered foran attribute of an object the isa pointer of the observed object is modified, pointing to an intermediate classrather than at the trueclass…

KVO的实现依赖于Runtime，Apple的文档对于KVO机制的实现细节没有过多的描述，但是我们可以通过Runtime的所提供的发放区探索【可参考：Runtime的几个小例子】，关于KVO机制的底层实现原理：

基本原理：

1、KVO是关于runtime机制实现的

2、当某个类的对象属性第一次被观察时，系统就会在运行期动态地创建该类的一个派生类，在这个派生类中重写基类中任何被观察属性的setter方法。派生类在被重写的setter方法内实现真正的通知机制

3、如果原类为Person，那么生成的派生类名为NSKVONotifying_Person

4、每个类对象中都有一个isa指针指向当前类，当一个类对象的第一次被观察，那么系统就会偷偷讲isa指针指向动态生成的派生类，从而在给被监控属性复制是执行的是派生类的setter方法

5、键值观察通知依赖于NSObject的两个方法：willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:,在一个被观察属性发生改变之前，willChangeValueForkey:和didChangeValueForKey:；在一个被观察属性发生改变之前，willChangeValueForKey:一定会被调用，这就会记录旧的值。而当改变发生后，didChangeValueForKey:会被调用，继而observeValueForKey:ofObject:change:context:也会被调用

KVO深入原理：

Apple使用了isa混写（isa-swizzling）来实现KVO。当观察对象A时，KVO机制动态创建一个新的名为NSKVONotifying_A的新类，该类集成字对象A的本类，且KVO为NSKVONotifying_A重写观察属性的setter方法，setter方法会负责在调用元setter方法之前和之后，通知所有观察对象属性值的更改情况。（备注：isa混写（isa-swizzling）isa:is a kind of ; swizzling: 混合，搅合）

1、NSKVONotifying_A类剖析：在这个过程，被观察对象的isa指针从指向原来的A类，被KVO机制修改为指向系统创建的自雷NSKVONotifying_A类，来实现当前类属性值改变的监听；

所以当我们从应用层面来看，完全没有意识到有新的类出现，这是系统“隐瞒”了对KVO的底层想实现过程，让我们误以为还是原来的类。但是此时如果我们创建一个新的名为“NSKVONotifying_A”的类，就会发现系统运行到注册KVO的那段代码时程序就崩溃，因为系统在注册监听的时候动态创建了名为NSKVONotifying_A的中间类，并指向这个中间类了。

（isa指针的作用：每个对象都有isa指针，指向该对象的类，他告诉Runtime系统这个对象的类是什么。所以对象注册为观察者时，isa指针指向新子类，那么这个被观察的对象就神奇地变成新子类的对象（或实例）了。）因而在该对象上对setter的调用就会调用已重写的setter，从而激活键值通知机制。

2、子类setter方法剖析：KVO的键值观察通知依赖与NSObject的两个方法：willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:，在存取数值的前后分别调用2个方法：

被观察属性发生改变之前，willChangeValueForkey:被调用，通知系统该keyPath的属性值即将变更；当改变发生后，didChangeValueForkey:被调用，通知系统该keyPath的属性值已经变更；之后，observeValueForKey:ofObject:context:也会被调用。且重写观察属性的setter方法这种继承方式的注入是在运行时而不是编译时实现的。

KVO为子类的观察者属性重写调用存取方法的工作原理在代码中相当于：

-( void)setName:( NSString*)newName{

 [ selfwillChangeValueForKey: @"name"];

  //KVO 在调用存取方法之前总调用 

[ supersetValue:newName forKey: @"name"]; 

//调用父类的存取方法 

[ selfdidChangeValueForKey: @"name"];

  //KVO 在调用存取方法之后总调用

}

三、特点：

观察者观察的是属性，只有遵循KVO变更属性值的方式才会执行KVO的回调方法，例如是否执行了setter方法、或者是否使用了KVC赋值。

如果赋值没有通过setter方法或者KVC，而是直接修改属性对应的成员变量，例如：仅调用_name = @"newName"，这时是不会触发KVO机制，更加不会调用回调方法的。

所以使用KVO机制的前提是遵循KVO的属性设置方式来变更属性值。

【应用部分】

四、步骤

1、注册观察者，实施监听

2、在回调方法中处理属性发生的变化

3、移除观察者

五、实现方法（苹果API文档中的方法）

A.注册观察者：

//第一个参数 observer：观察者 （这里观察self.myKVO对象的属性变化）

//第二个参数 keyPath： 被观察的属性名称(这里观察 self.myKVO 中 num 属性值的改变)

//第三个参数 options： 观察属性的新值、旧值等的一些配置（枚举值，可以根据需要设置，例如这里可以使用两项） //第四个参数 context： 上下文，可以为 KVO 的回调方法传值（例如设定为一个放置数据的字典）

[ self.myKVO addObserver: selfforKeyPath: @"num"options: NSKeyValueObservingOptionOld| NSKeyValueObservingOptionNewcontext: nil]; 

B.属性(keyPath)的值发生变化时，收到通知，调用以下方法：

//keyPath:属性名称 //object:被观察的对象

//change:变化前后的值都存储在 change 字典中

//context:注册观察者时，context 传过来的值

-( void)observeValueForKeyPath:( NSString*)keyPath ofObject:( id)object change:( NSDictionary< NSString*, id> *)change context:( void*)context { }

六、上代码：

1.新建项目

UI界面设计如下：

第一个是便签，用于显示num数值，关联ViewController并命名：label；

第二个是按钮，用于改变num的数值，关联ViewController并命名为：changeNum。

2.模型创建

【新建一个File，选择Cocoa Touch Class，命名为“myKVO”,记得选择Subclass of "NSObject".】代码如下：

（myKVO.h）:

@interface myKVO : NSObject

@property(nonatomic,assign) int num;//属性设置为int类型的

@end

（myKVO.m）:

#import "myKVO.h"

@implementation myKVO

@synthesize num;

@end

3.在ViewController中监听并相应属性改变

（ViewController.h）:

#import 

@interfaceViewController: UIViewController

@property( weak,  nonatomic)  IBOutlet UILabel*label; //便签 label

- ( IBAction)changeNum:( UIButton*)sender;  //按钮事件 

@end

(ViewController.m):

#import "ViewController.h"

#import "myKVO.h"

@interfaceViewController()

@property( nonatomic, strong)myKVO *myKVO;

@end @implementationViewController

- ( void)viewDidLoad { 

[ superviewDidLoad]; 

s elf.myKVO = [[myKVO alloc]init];

  /*1.注册对象myKVO为被观察者: option中， NSKeyValueObservingOptionOld 以字典的形式提供 “初始对象数据”; NSKeyValueObservingOptionNew 以字典的形式提供 “更新后新的数据”; */

[ self.myKVO addObserver: selfforKeyPath: @"num"options: NSKeyValueObservingOptionOld| NSKeyValueObservingOptionNewcontext: nil]; 

}

/* 2.只要object的keyPath属性发生变化，就会调用此回调方法，进行相应的处理：UI更新：*/

-( void)observeValueForKeyPath:( NSString*)keyPath ofObject:( id)object change:( NSDictionary< NSString*, id> *)change context:( void*)context{

// 判断是否为self.myKVO的属性“num”:

if([keyPath isEqualToString: @"num"] && object ==  self.myKVO) {

  // 响应变化处理：UI更新（label文本改变） 

self.label.text = [ NSStringstringWithFormat: @"当前的num值为：%@", [change valueForKey: @"new"]];

  //change的使用：上文注册时，枚举为2个，因此可以提取change字典中的新、旧值的这两个方法

  NSLog( @"\\noldnum:%@ newnum:%@",[change valueForKey: @"old"], [change valueForKey: @"new"]);

 } 

}

/*KVO以及通知的注销，一般是在-(void)dealloc中编写。 至于很多小伙伴问为什么要在didReceiveMemoryWarning？因为这个例子是在书本上看到的，所以试着使用它的例子。 但小编还是推荐把注销行为放在-(void)dealloc中。(严肃脸