IOS基础原理：Notifications

原创：知识点总结性文章
创作不易，请珍惜，之后会持续更新，不断完善
个人比较喜欢做笔记和写总结，毕竟好记性不如烂笔头哈哈，这些文章记录了我的IOS成长历程，希望能与大家一起进步
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目录

• 一、使用
  • 1、提供的属性和方法
  • 2、队列的合并策略和发送时机
  • 3、注意点
• 二、注册通知源码解析
  • 1、存储容器
  • 2、解析注册通知方法
  • 3、判断是否是同一个通知的3种情况
• 三、发送通知与删除通知源码解析
  • 1、发送通知源码解析
  • 2、删除通知源码解析
• 四、异步通知
  • 1、NSNotificationQueue的异步发送
  • 2、把要发送的通知添加到队列，等待发送
  • 3、发送通知
  • 4、主线程响应通知
• Demo
• 参考文献

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一、使用

1、提供的属性和方法

NSNotification

- (NSString*) name; // 通知的name
- (id) object; // 携带的对象
- (NSDictionary*) userInfo; // 配置信息

NSNotificationCenter

// 添加通知
- (void)addObserver:(id)observer selector:(SEL)aSelector name:(nullable NSNotificationName)aName object:(nullable id)anObject;

// 发送通知
- (void)postNotification:(NSNotification *)notification;
- (void)postNotificationName:(NSNotificationName)aName object:(nullable id)anObject;
- (void)postNotificationName:(NSNotificationName)aName object:(nullable id)anObject userInfo:(nullable NSDictionary *)aUserInfo;

// 删除通知
- (void)removeObserver:(id)observer;

NSNotificationQueue

// 把通知添加到队列中，NSPostingStyle是个枚举
- (void)enqueueNotification:(NSNotification *)notification postingStyle:(NSPostingStyle)postingStyle;

// 删除通知，把满足合并条件的通知从队列中删除
- (void)dequeueNotificationsMatching:(NSNotification *)notification coalesceMask:(NSUInteger)coalesceMask;

用于异步发送消息的通知队列，这个异步并不是开启线程，而是把通知存到双向链表实现的队列里面，等待某个时机触发。触发时调用NSNotificationCenter的发送接口进行发送通知，这么看NSNotificationQueue最终还是调用NSNotificationCenter进行消息的分发，另外NSNotificationQueue是依赖runloop的，所以如果线程的runloop未开启则无效。

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2、队列的合并策略和发送时机

把通知添加到队列等待发送，同时提供了一些附加条件供开发者选择，如：什么时候发送通知、如何合并通知等，系统给了如下定义。

表示通知的发送时机

typedef NS_ENUM(NSUInteger, NSPostingStyle) {
    NSPostWhenIdle = 1, // runloop空闲时发送通知
    NSPostASAP = 2, // 尽快发送，这种情况稍微复杂，这种时机是穿插在每次事件完成期间来做的
    NSPostNow = 3 // 立刻发送或者合并通知完成之后发送
};

通知合并的策略，有些时候同名通知只想存在一个，这时候就可以用到它了

typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, NSNotificationCoalescing) {
    NSNotificationNoCoalescing = 0, // 默认不合并
    NSNotificationCoalescingOnName = 1, // 只要name相同，就认为是相同通知
    NSNotificationCoalescingOnSender = 2  // object相同
};

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3、注意点

页面销毁时不移除通知会崩溃吗

可以，因为notificationcenter对观察者的引用是weak，当观察者释放的时候，观察者的指针值被置为nil

多次添加同一个通知会是什么结果？多次移除通知呢

会调用多次observer的action。多次移除没有任何影响。

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二、注册通知源码解析

1、存储容器

NCTable是根容器，由NSNotificationCenter持有

NCTable结构体中核心的三个变量：wildcard、named、nameless，在源码中直接用宏定义表示了：WILDCARD、NAMELESS、NAMED 。

typedef struct NCTbl
{
    // 链表结构，保存既没有name也没有object的通知
    Observation *wildcard;
    
    // 存储没有name但是有object的通知
    GSIMapTable nameless;
    
    // 存储带有name的通知，不管有没有object
    GSIMapTable named;
    ...
} NCTable;

Observation是存储观察者和响应方法的结构体

typedef    struct    Obs
{
    id        observer;// 观察者，接收通知的对象
    SEL        selector;// 响应方法
    struct Obs    *next;// 链表中的下一个Observation
    ...
} Observation;

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2、解析注册通知方法

• 判定是不是同一个通知要从name和object区分，如果他们都相同则认为是同一个通知，后面包括查找逻辑、删除逻辑都以此为基础。
• 存储过程并没有做去重操作，这也解释了为什么同一个通知注册多次则响应多次

a、提供给外界使用的注册通知方法

• observer：观察者，即通知的接收者
• selector：接收到通知时的响应方法
• name：通知name
• object：携带对象

- (void) addObserver: (id)observer selector: (SEL)selector name: (NSString*)name object: (id)object
{
    // 前置条件判断
    ...
    
    // 创建一个observation对象，持有观察者和SEL，下面进行的所有逻辑就是为了存储它
    o = obsNew(TABLE, selector, observer);
    
    ...
}

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b、情况一：如果name存在

if (name) {...}

❶ NAMED是个宏，表示名为named的字典。如果通知的name存在，则以name为key从named字典中取出值n(这个n其实被MapNode包装了一层，便于理解这里直接认为没有包装)，这个n还是个字典。

n = GSIMapNodeForKey(NAMED, (GSIMapKey)(id)name);

❷ n不存在，则先取缓存，如果缓存没有则新建一个map

if (n == 0)
{
    m = mapNew(TABLE);
    GSIMapAddPair(NAMED, (GSIMapKey)(id)name, (GSIMapVal)(void*)m);
    ...
}

❸ n存在则把值取出来赋值给m

else
{
    m = (GSIMapTable)n->value.ptr;
}

❹ 然后以object为key，从字典中取出对应的值，这个值就是Observation类型的链表，然后把刚开始创建的Observation对象o存储进去。

n = GSIMapNodeForSimpleKey(m, (GSIMapKey)object);
if (n == 0)
{// 不存在，则创建
    o->next = ENDOBS;
    GSIMapAddPair(m, (GSIMapKey)object, (GSIMapVal)o);
}
else
{
    list = (Observation*)n->value.ptr;
    o->next = list->next;
    list->next = o;
}

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c、情况二：如果name为空，但object不为空

else if (object)
{
    ...
}

❶ 以object为key，从nameless字典中取出对应的value，value是个链表结构。

n = GSIMapNodeForSimpleKey(NAMELESS, (GSIMapKey)object);

❷ 不存在则新建链表，并存到map中

if (n == 0)
{
    o->next = ENDOBS;
    GSIMapAddPair(NAMELESS, (GSIMapKey)object, (GSIMapVal)o);
}

❸ 存在则把值接到链表的节点上

else
{ 
    ...
}

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d、情况三：name 和 object 都为空则存储到wildcard链表中

else
{
    o->next = WILDCARD;
    WILDCARD = o;
}

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3、判断是否是同一个通知的3种情况

情况一：存在name（无论object是否存在）

如果注册通知时传入name，那么会是一个双层的存储结构。首先找到NCTable中的named表，这个表存储了name的通知。接着以name作为key，找到value，这个value依然是一个map。最后，map的结构是以object作为key，Observation对象为value，这个Observation对象的结构上面已经解释，主要存储了observer & SEL。

情况二：只存在object

以object为key，从nameless字典中取出value，此value是个Observation类型的链表。接着把创建的Observation类型的对象o存储到链表中。只存在object时存储只有一层，那就是object和Observation对象之间的映射。

情况三：没有name和object

这种情况直接把Observation对象存放在了Observation *wildcard 链表结构中。

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三、发送通知与删除通知源码解析

1、发送通知源码解析

发送通知的核心逻辑比较简单，基本上就是查找和调用响应方法，从三个存储容器中：named、nameless、wildcard去查找对应的Observation对象，然后通过performSelector：逐一调用响应方法，这就完成了发送流程。

a、解析发送通知方法

- (void)postNotificationName: (NSString*)name object: (id)object userInfo: (NSDictionary*)info
{
    ...
}

❶ 构造一个GSNotification对象， GSNotification继承了NSNotification

GSNotification    *notification;
notification = (id)NSAllocateObject(concrete, 0, NSDefaultMallocZone());
notification->_name = [name copyWithZone: [self zone]];
notification->_object = [object retain];
notification->_info = [info retain];

❷ 进行发送操作

[self _postAndRelease: notification];

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b、发送通知的核心函数

主要做了三件事：查找通知、发送、释放资源。

- (void)_postAndRelease: (NSNotification*)notification
{
    ...
}

❶ 通过name & object从named、nameless、wildcard表中查找对应的通知(保存了observer和sel)。

...

❷ 执行发送，即调用performSelector执行响应方法，从这里可以看出是同步的。

[o->observer performSelector: o->selector
                      withObject: notification];

❸ 释放notification对象。

RELEASE(notification);

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2、删除通知源码解析

因为查找时做了这个链表的遍历，所以删除时会把重复的通知全都删除掉

- (void)removeObserver: (id)observer
{
    if (observer == nil) return;
    
  [self removeObserver: observer name: nil object: nil];
}

查找时仍然以name和object为准，再加上observer做区分。

- (void)removeObserver: (id)observer name: (NSString*)name object: (id)object
{
    if (name == nil && object == nil && observer == nil)
        return;
    ...
}

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四、异步通知

1、NSNotificationQueue的异步发送

上面介绍的NSNotificationCenter都是同步发送的，接受消息和发送消息是在一个线程里。这里介绍关于NSNotificationQueue的异步发送，通过NSNotificationQueue将通知添加到队列当中，立即将控制权返回给调用者，在合适的时机发送通知，从而不会阻塞当前的调用。从线程的角度看并不是真正的异步发送，或可称为延时发送，它是利用了runloop的时机来触发的，所以如果在其他子线程使用NSNotificationQueue，需要开启runloop。由于最终还是通过NSNotificationCenter进行发送通知，所以从这个角度讲它还是同步的。所谓异步，指的是非实时发送而是在合适的时机发送，并没有开启异步线程。

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2、把要发送的通知添加到队列，等待发送

NSPostingStyle 和 coalesceMask在上面的类结构中有介绍。modes这个就和runloop有关了，指的是runloop的mode。

- (void) enqueueNotification: (NSNotification*)notification
        postingStyle: (NSPostingStyle)postingStyle
        coalesceMask: (NSUInteger)coalesceMask
            forModes: (NSArray*)modes
{
    ...
}

❶ 根据coalesceMask参数判断是否合并通知

if (coalesceMask != NSNotificationNoCoalescing)
{
    [self dequeueNotificationsMatching: notification
                          coalesceMask: coalesceMask];
}

❷ 接着根据postingStyle参数，判断通知发送的时机

switch (postingStyle)
{
    ...
}

❸ runloop立即回调通知方法，同步发送

case NSPostNow:
{
    // 如果是立马发送，则调用NSNotificationCenter进行发送
    [_center postNotification: notification];
}

❹ runloop在执行timer事件或sources事件的时候回调通知方法，异步发送

case NSPostASAP:
    // 添加到_asapQueue队列，等待发送
    add_to_queue(_asapQueue, notification, modes, _zone);

❺ runloop空闲的时候回调通知方法，异步发送

case NSPostWhenIdle:
    // 添加到_idleQueue队列，等待发送
    add_to_queue(_idleQueue, notification, modes, _zone);

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3、发送通知

runloop触发某个时机，调用GSPrivateNotifyASAP()和GSPrivateNotifyIdle()方法，这两个方法最终都调用了notify()方法。notify()所做的事情就是调用NSNotificationCenter的postNotification:进行发送通知。

a、发送_asapQueue中的通知

void GSPrivateNotifyASAP(NSString *mode)
{
    notify(item->queue->_center,
        item->queue->_asapQueue,
        mode,
        item->queue->_zone);
}

b、发送_idleQueue中的通知

void GSPrivateNotifyIdle(NSString *mode)
{
    notify(item->queue->_center,
        item->queue->_idleQueue,
        mode,
        item->queue->_zone);
}

c、循环遍历发送通知

static void notify(NSNotificationCenter *center,
                   NSNotificationQueueList *list,
                   NSString *mode, NSZone *zone)
{
    for (pos = 0; pos < len; pos++)
    {
      NSNotification *n = (NSNotification*)ptr[pos];

      [center postNotification: n];
      RELEASE(n);
    }
}

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4、主线程响应通知

异步线程发送通知则响应函数也是在异步线程，如果执行UI刷新相关的话就会出现问题，那么如何保证在主线程响应通知呢？可以使用addObserverForName: object: queue: usingBlock方法注册通知，指定在mainqueue上响应block。

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Demo

Demo在我的Github上，欢迎下载。
BasicsDemo

参考文献