iOS KVO的底层实现原理

一、KVO (Key-Value Observing)

KVO 是 Objective-C 对观察者模式（Observer Pattern）的实现。也是 Cocoa Binding 的基础。当被观察的某个属性发生更改时，观察者会获得通知。
有意思的是，你不需要给被观察的对象添加任何额外代码，就能使用 KVO 。这是怎么做到的？

二、 KVO内部实现原理

KVO是基于runtime机制实现的
当某个被观察对象的属性第一次被观察时，系统就会在运行时期间动态的创建一个派生类，该类派生自被观察对象的类，在这个派生类中重写基类中被观察属性的setter方法。派生类在被重写的setter方法内调用NSObject 的两个方法:，willChangeValueForKey:和 didChangevlueForKey:来实现真正的通知机制。

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

每个类对象中都有一个isa指针指向当前类，当被观察者对象第一次被观察，系统会通过runtime的object_setClass(被监听对象, 新类的Class);方法将被观察者的isa指针指向动态生成的派生类，从而在给被监控属性赋值时执行的是派生类的setter方法。但是你打印被观察对象的class的时候你会发现不是这个派生类的class，打印出来的还是原来的class，所以KVO机制为了掩盖这个派生类又重写了class方法，形如下面：

- (Class) class {
     // 得到类对象，在找到类对象父类
     return class_getSuperclass(object_getClass(self));
}

键值观察通知依赖于NSObject 的两个方法:
willChangeValueForKey:：在一个被观察属性发生改变之前调用，这样就会记录旧的值。
didChangevlueForKey:：在改变发生后调用就会记录新的值，继而会条用观察者中实现的observeValueForKey:ofObject:change:context:方法。

原理图如下：

KVO底层原理

触发KVO的条件

用对应属性的setter方法来改变值
利用KVC来为被监听属性赋值
手动触发，如果想要手动触发KVO，则需要我们自己调用willChangeValueForKey和didChangeValueForKey方法即可在不改变属性值的情况下手动触发KVO，并且这两个方法缺一不可。

容器属性

从上面可知KVO的实现本质是重写了派生类的setter方法，这也是为什么要想监听某一属性的变化必须要要通过属性的setter方法或者KVC（KVC本质也是调用key对应的属性的setter方法）来改变属性值，我们才可以正确的监听属性的变化的原因。

那对于容器属性呢，比如NSMutableArray类型的属性，当我们向这种类型的属性添加元素的时候（addObject:），我们是没有调用setter方法的，按着上述的原理，我们是无法监听该属性值的变化的。

如果我们有这么个需求要监听该容器属性的变化呢，该如何实现呢？下面我们就这一个问题来给出解决办法。

方案一

@interface ViewController ()
@property (nonatomic,strong) NSMutableArray *arr;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    
    self.arr = [NSMutableArray new];

    [self addObserver:self forKeyPath:@"arr" options:(NSKeyValueObservingOptionOld|NSKeyValueObservingOptionNew) context:NULL];
    
}

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    
    [self willChangeValueForKey:@"arr"];
    [self.arr addObject:@"adfa"] ;
    [self didChangeValueForKey:@"arr"];
}

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary *)change context:(void *)context {
    // 我们直接打印新值
    NSLog(@"change: %@",change);
}

前两次的执行打印结果

2019-03-20 23:41:34.905179+0800 TestKVO[76002:23927929] change: {
    kind = 1;
    new =     (
        adfa
    );
    old =     (
        adfa
    );
}
2019-03-20 23:41:35.830636+0800 TestKVO[76002:23927929] change: {
    kind = 1;
    new =     (
        adfa,
        adfa
    );
    old =     (
        adfa,
        adfa
    );
}

新值和旧值是一样的，但是第一次的旧值按说应该是空字符串，执行几次KVO，发现新值和旧值一直是一样的，不过所幸新值是对的。

方案二
在网上看到其他博客说可以通过调用mutableArrayValueForKey:方式来获取被监听属性，然后在改变被监听属性的值，经过证实的确是可以触发，但是新值和旧值都不对。

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    
    //[self willChangeValueForKey:@"arr"];
    //[self.arr addObject:@"adfa"] ;
    //[self didChangeValueForKey:@"arr"];
    [[self mutableArrayValueForKey:@"arr"] addObject:@"adfa"];
}