KVO原理分析

概述

KVO全称KeyValueObserving，翻译成键值观察,是苹果提供的一套事件通知机制。允许对象监听另一个对象特定属性的改变，并在改变时接收到事件。由于KVO的实现机制，所以对属性才会发生作用，一般继承自NSObject的对象都默认支持KVO。

KVO和NSNotificationCenter都是iOS中观察者模式的一种实现。区别在于，相对于被观察者和观察者之间的关系，KVO是一对一的，而不一对多的。KVO对被监听对象无侵入性，不需要修改其内部代码即可实现监听。

KVO可以监听单个属性的变化，也可以监听集合对象的变化。通过KVC的mutableArrayValueForKey:等方法获得代理对象，当代理对象的内部对象发生改变时，会回调KVO监听的方法。集合对象包含NSArray和NSSet。

基础使用

使用KVO分为三个步骤：

- (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(void *)context;
- (void)removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath;
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath
                      ofObject:(id)object
                        change:(NSDictionary *)change
                       context:(void *)context

1.通过addObserver:forKeyPath:options:context:方法注册观察者，观察者可以接收keyPath属性的变化事件。
2.在观察者中实现observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法，当keyPath属性发生改变后，KVO会回调这个方法来通知观察者。
3.当观察者不需要监听时，可以调用removeObserver:forKeyPath:方法将KVO移除。需要注意的是，调用removeObserver需要在观察者消失之前，否则会导致Crash。

注册方法

在注册观察者时，可以传入options参数，参数是一个枚举类型。如果传入NSKeyValueObservingOptionNew和NSKeyValueObservingOptionOld表示接收新值和旧值，默认为只接收新值。如果想在注册观察者后，立即接收一次回调，则可以加入NSKeyValueObservingOptionInitial枚举。
还可以通过方法context传入任意类型的对象，在接收消息回调的代码中可以接收到这个对象，是KVO中的一种传值方式。
在调用addObserver方法后，KVO并不会对观察者进行强引用，所以需要注意观察者的生命周期，否则会导致观察者被释放带来的Crash。

监听方法

观察者需要实现observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法，当KVO事件到来时会调用这个方法，如果没有实现会导致Crash。change字典中存放KVO属性相关的值，根据options时传入的枚举来返回。枚举会对应相应key来从字典中取出值，例如有NSKeyValueChangeOldKey字段，存储改变之前的旧值。
change中还有NSKeyValueChangeKindKey字段，和NSKeyValueChangeOldKey是平级的关系，来提供本次更改的信息，对应NSKeyValueChange枚举类型的value。例如被观察属性发生改变时，字段为NSKeyValueChangeSetting。
如果被观察对象是集合对象，在NSKeyValueChangeKindKey字段中会包含NSKeyValueChangeInsertion、NSKeyValueChangeRemoval、`NSKeyValueChangeReplacement的信息，表示集合对象的操作方式。

实际应用

KVO主要用来做键值观察操作，想要一个值发生改变后通知另一个对象，则用KVO实现最为合适。通过KVO在Model和Controller之间进行通信。

注意点

KVO的addObserver和removeObserver需要是成对的，如果重复remove则会导致NSRangeException类型的Crash，如果忘记remove则会在观察者释放后再次接收到KVO回调时Crash。
苹果官方推荐的方式是，在init的时候进行addObserver，在dealloc时removeObserver，这样可以保证add和remove是成对出现的，是一种比较理想的使用方式。

手动调用KVO

- (void)willChangeValueForKey:(NSString *)key
- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key

可能有时候，我们要实现手动的KVO，或者我们实现的类库不希望被KVO。
这时候需要关闭自动生成KVO通知，然后手动的调用，手动通知的好处就是，可以灵活加上自己想要的判断条件。下面看个例子如下：

- (void)setBalance:(double)theBalance {
    if (theBalance != _balance) {
        [self willChangeValueForKey:@"balance"];
        _balance = theBalance;
        [self didChangeValueForKey:@"balance"];
    }
}
+ (BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)theKey {
    BOOL automatic = NO;
    if ([theKey isEqualToString:@"balance"]) {
        automatic = NO;
    }
    else {
        automatic = [super automaticallyNotifiesObserversForKey:theKey];
    }
    return automatic;
}

如果想控制当前对象的自动调用过程，也就是由上面两个方法发起的KVO调用，则可以重写automaticallyNotifiesObserversForKey:方法。方法返回YES则表示可以调用，如果返回NO则表示不可以调用。

KVO实现原理

KVO是通过isa-swizzling技术实现的(这句话是整个KVO实现的重点)。在运行时根据原类创建一个中间类，这个中间类是原类的子类，并动态修改当前对象的isa指向中间类。并且将class方法重写，返回原类的Class。所以苹果建议在开发中不应该依赖isa指针，而是通过class实例方法来获取对象类型。

即当一个类型为 ObjectA 的对象，被添加了观察后，系统会生成一个 NSKVONotifying_ObjectA 类，并将对象的isa指针指向新的类，也就是说这个对象的类型发生了变化。这个类相比较于ObjectA，会重写以下几个方法。

1.重写setter。因为 KVO 的原理是修改 setter 方法，因此使用 KVO 必须调用 setter 。若直接访问属性对象则没有效果。
2.重写class。当修改了isa指向后，class的返回值不会变，但isa的值则发生改变。
3.重写dealloc。系统重写 dealloc 方法来释放资源。
4.重写_isKVOA。这个私有方法是用来标示该类是一个 KVO 机制声称的类。