笔记-KVC的底层实现原理

KVC

KVC(key-Value coding) 键值编码,指iOS开发中,可以允许开发者通过Key名直接访问对象的属性,或者给对象的属性赋值。不需要调用明确的存取方法,这样就可以在运行时动态访问和修改对象的属性,而不是在编译时确定。

KVC的定义都是对NSObject的扩展来实现的(Objective-C中有个显示的NSKeyValueCoding类别名,而Swift没有,也不需要)。所以对于所有继承NSObject的类型,也就是基本上所有的Objective-C对象都能使用KVC(一些纯Swift类和结构体是不支持KVC的)

KVC最重要的四个方法

- (nullable id)valueForKey:(NSString *)key;                          //直接通过Key来取值
- (void)setValue:(nullable id)value forKey:(NSString *)key;          //通过Key来设值
- (nullable id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath;                  //通过KeyPath来取值
- (void)setValue:(nullable id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath;  //通过KeyPath来设值

NSKeyValueCoding类别中的其他方法

+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly;
//默认返回YES,表示如果没有找到Set方法的话,会按照_key,_iskey,key,iskey的顺序搜索成员,设置成NO就不这样搜索

- (BOOL)validateValue:(inout id __nullable * __nonnull)ioValue forKey:(NSString *)inKey error:(out NSError **)outError;
//KVC提供属性值正确性验证的API,它可以用来检查set的值是否正确、为不正确的值做一个替换值或者拒绝设置新值并返回错误原因。

- (NSMutableArray *)mutableArrayValueForKey:(NSString *)key;
//这是集合操作的API,里面还有一系列这样的API,如果属性是一个NSMutableArray,那么可以用这个方法来返回。

- (nullable id)valueForUndefinedKey:(NSString *)key;
//如果Key不存在,且KVC无法搜索到任何和Key有关的字段或者属性,则会调用这个方法,默认是抛出异常。

- (void)setValue:(nullable id)value forUndefinedKey:(NSString *)key;
//和上一个方法一样,但这个方法是设值。

- (void)setNilValueForKey:(NSString *)key;
//如果你在SetValue方法时面给Value传nil,则会调用这个方法

- (NSDictionary *)dictionaryWithValuesForKeys:(NSArray *)keys;
//输入一组key,返回该组key对应的Value,再转成字典返回,用于将Model转到字典。

设置

当调用setValue:属性值 forKey:@"name"代码时,底层的执行机制:

  • 程序优先调用setKey:属性值方法,代码通过setter方法完成设置。注意,这里的key是指成员变量名,首字母大小写要符合KVC的命名规范,下同
  • 如果没有找到setName:方法,KVC机制会检查+(BOOL)accessInstanceVariablesDirectly方法有没有返回YES,默认返回的是YES,如果你重写了该方法让其返回NO,那么在这一步KVC会执行setValue: forUndefineKey:方法,不过一般不会这么做。所以KVC机制会搜索该类里面有没有名为_key的成员变量,无论该变量是在.h,还是在.m文件里定义,也不论用什么样的访问修饰符,只要存在_key命名的变量,KVC都可以对该成员变量赋值。
  • 如果该类既没有setKey:方法,也没有_key成员变量,KVC机制会搜索_isKey的成员变量。
  • 同样道理,如果该类没有setKey:方法,也没有_key_isKey成员变量,KVC还会继续搜索keyisKey的成员变量,再给他们赋值。
  • 如果上面列出的方法或者成员变量都不存在,系统将会执行该对象的setValue:forUndefinedKey:方法,默认是抛出异常。

如果想让这个类禁用KVC,重写+(BOOL)accessInstanceVariablesDirectly方法,让其返回NO即可,这样的话,如果KVC没有找到setKey:时,会直接调用setValue:forUndefinedKey:方法。

取值

当调用valueForKey:@"name"时,KVC对key的搜索方式不同于setValue:属性值 forKey:@"name",方式如下

  • 首先按getKeykeyisKey的顺序方法查找getter方法。找到的话就会直接调用。
    如果是BOOL或者Int等值类型,会将其包装成一个NSNumber对象。
  • 如果上面的getter没有找到,KVC则会查找countOfKeyobjectInKeyAtIndexkeyAtIndexes格式的方法。如果找到countOfKey和另外两个方法中的一个,那么就会返回一个可以响应NSArray所有方法的代理集合(他是NSKeyValueArray,是NSArray的子类),调用这个代理集合的方法或者说给这个代理集合发送属于NSArray的方法,就会以countOfKeyobjectInKeyAtIndexkeyAtIndexes这几个方法组合的形式调用,还有一个可选的getKey:range:方法。所以如果你想重新定义KVC的一些功能,你可以添加这些方法。注意的是方法名的命名规则要符合KVC的标准命名方法,包括方法签名
  • 如果上面的方法没有找到,那么会同时查找countOfKeyenumeratorOfKeymemberOfKey格式的方法。如果这三个方法都找到,那么就返回一个可以响应NSSet所有方法的代理集合,和上面一样,给这个代理集合发NSSet的消息,就会以countOfKeyenumeratorOfKeymemberOfKey组合的形式调用。

简单的说就是如果你在自己的类定义了KVC的实现,并且实现了上面的方法,那么你可以将返回的对象当做数组(NSArray)/集合(NSSet)用了。

  • 如果还没有找到,在检查类方法+(BOOL)accessInstanceVariablesDirectly,如果返回YES,那么和之前的设值一样,会按_key,_isKey,key,isKey的顺序搜索成员变量名,这里不推荐这样做,因为这样直接访问实例变量破坏了封装性,使代码更脆弱。如果重写了+(BOOL)accessInstanceVariablesDirectly返回NO的话,那么直接调用valueForUndefinedKey:
  • 如果还没有找到的话,调用valueForUndefinedKey:

使用keyPath

在开发过程中,一个类的成员变量有可能是自定义类或者其它的复杂数据类型,可以先用KVC获取该属性,然后再用KVC来获取这个自定义类的属性。但是比较麻烦,可以使用KVC的键路径keyPath

- (nullable id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath;                  //通过KeyPath来取值
- (void)setValue:(nullable id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath;  //通过KeyPath来设值

参考下面的例子:

// Address类
@interface Address()
@property (nonatomic, copy) NSString *country;
@end

// People类
@interface People()
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, strong) Address *address;
@property (nonatomic, assign) NSInteger age;
@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        People *people1 = [People new];
        Address *add = [Address new];
        add.country = @"China";
        people1.address = add;
        
        NSString *country1 = people1.address.country;
        NSString *country2 = [people1 valueForKeyPath:@"address.country"];
        NSLog(@"country1:%@   country2:%@",country1,country2);
        
        [people1 setValue:@"USA" forKeyPath:@"address.country"];
        country1 = people1.address.country;
        country2 = [people1 valueForKeyPath:@"address.country"];
        NSLog(@"country1:%@   country2:%@",country1,country2);
    }
    return 0;
}
//打印结果 
2016-04-17 15:55:22.487 KVCDemo[1190:82636] country1:China   country2:China
2016-04-17 15:55:22.489 KVCDemo[1190:82636] country1:USA   country2:USA

KVC处理集合

简单集合运算符

@avg、@count、@max、@min、@sum5种,直接从代码种理解其中含义

#import 

@interface Book : NSObject
@property (nonatomic, copy)  NSString *name;
@property (nonatomic, assign)  NSInteger price;
@end

@implementation Book
@end


int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        Book *book1 = [Book new];
        book1.name = @"The Great Gastby";
        book1.price = 10;
        Book *book2 = [Book new];
        book2.name = @"Time History";
        book2.price = 20;
        Book *book3 = [Book new];
        book3.name = @"Wrong Hole";
        book3.price = 30;
        Book *book4 = [Book new];
        book4.name = @"Wrong Hole";
        book4.price = 40;
        
        NSArray *arrBooks = @[book1,book2,book3,book4];
        NSNumber *sum = [arrBooks valueForKeyPath:@"@sum.price"];
        NSLog(@"sum:%f",sum.floatValue);
        NSNumber *avg = [arrBooks valueForKeyPath:@"@avg.price"];
        NSLog(@"avg:%f",avg.floatValue);
        NSNumber *count = [arrBooks valueForKeyPath:@"@count"];
        NSLog(@"count:%f",count.floatValue);
        NSNumber *min = [arrBooks valueForKeyPath:@"@min.price"];
        NSLog(@"min:%f",min.floatValue);
        NSNumber *max = [arrBooks valueForKeyPath:@"@max.price"];
        NSLog(@"max:%f",max.floatValue);
        
    }
    return 0;
}

打印结果:
sum:100.000000
avg:25.000000
count:4.000000
min:10.000000
max:40.000000

对象运算符

想比较集合运算符稍微复杂,能以数组的方式返回指定的内容

  • @distinctUnionOfObjects
  • @unionOfObjects

它们的返回值都是NSArray,区别是前者返回的元素都是唯一的,是去重以后的结果;后者返回的元素是全集。

#import 
@interface Book : NSObject
@property (nonatomic, copy)  NSString *name;
@property (nonatomic, assign)  NSInteger price;
@end

@implementation Book
@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Book *book1 = [Book new];
        book1.name = @"The Great Gastby";
        book1.price = 40;
        Book *book2 = [Book new];
        book2.name = @"Time History";
        book2.price = 20;
        Book *book3 = [Book new];
        book3.name = @"Wrong Hole";
        book3.price = 30;
        Book *book4 = [Book new];
        book4.name = @"Wrong Hole";
        book4.price = 10;
        Book *book5 = [Book new];
        book5.name = @"Wrong Hole1";
        book5.price = 20;
        
        NSArray* arrBooks = @[book1, book2, book3, book4, book5];
        
        NSLog(@"distinctUnionOfObjects");
        NSArray *arrDistinct = [arrBooks valueForKeyPath:@"@distinctUnionOfObjects.price"];
        for (NSNumber *price in arrDistinct) {
            NSLog(@"%f", price.floatValue);
        }
        NSLog(@"unionOfObjects");
        NSArray *arrUnion = [arrBooks valueForKeyPath:@"@unionOfObjects.price"];
        for (NSNumber *price in arrUnion) {
            NSLog(@"%f", price.floatValue);
        }
    }
    return 0;
}

打印结果:
distinctUnionOfObjects
10.000000
20.000000
30.000000
40.000000
unionOfObjects
10.000000
20.000000
30.000000
40.000000
20.000000

KVC处理字典

当对NSDictionary对象使用KVC时,valueForKey的表现行为和objectForKey一样。所以使用valueForKeyPath用来访问多层嵌套的字典比较方便。

KVC里面还有两个关于NSDictionary的方法:

- (NSDictionary *)dictionaryWithValuesForKeys:(NSArray *)keys;
- (void)setValuesForKeysWithDictionary:(NSDictionary *)keyedValues;

dictionaryWithValuesForKeys:是指输入一组key,返回这组key对应的属性,在组成一个字典。
setValuesForKeysWithDictionary:是用来修改model种对应key的属性。
看代码:

#import 

@interface Address : NSObject

@end

@interface Address()

@property (nonatomic, copy)NSString *country;
@property (nonatomic, copy)NSString *province;
@property (nonatomic, copy)NSString *city;
@property (nonatomic, copy)NSString *district;

@end

@implementation Address

@end


int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        //模型转字典
        Address *add = [Address new];
        add.country = @"China";
        add.province = @"Guang Dong";
        add.city = @"Shen Zhen";
        add.district = @"Nan Shan";
        NSArray *arr = @[@"country",@"province",@"city",@"district"];
        NSDictionary *dict = [add dictionaryWithValuesForKeys:arr]; //把对应key所有的属性全部取出来
        NSLog(@"%@",dict);
        
        //字典转模型
        NSDictionary *modifyDict = @{@"country" : @"USA", 
                                    @"province" : @"california", 
                                        @"city" : @"Los angle"
                                    };
        [add setValuesForKeysWithDictionary:modifyDict];            //用key Value来修改Model的属性
        NSLog(@"country:%@  province:%@ city:%@", add.country, add.province, add.city);
    }
    return 0;
}

打印结果:
2018-05-05 17:08:48.824653+0800 KVCKVO[35807:6368235] {
city = "Shen Zhen";
country = China;
district = "Nan Shan";
province = "Guang Dong";
}
2018-05-05 17:08:48.825075+0800 KVCKVO[35807:6368235]
country:USA province:california city:Los angle

KVC的使用

动态的取值和设值

利用KVC动态的取值和设值是最基本的用途

KVC来访问和修改私有变量

对于类里的私有属性,Objective-C是无法直接访问的,但是KVC是可以的。
Model和字典转换

这是KVC强大作用的又一次体现,KVC和Objc的runtime组合可以很容易的实现Model和字典的转换。

修改一些控件的内部属性

这也是iOS开发中必不可少的小技巧。众所周知很多UI控件都由很多内部UI控件组合而成的,但是Apple度没有提供这访问这些控件的API,这样我们就无法正常地访问和修改这些控件的样式。
而KVC在大多数情况可下可以解决这个问题。最常用的就是个性化UITextField中的placeHolderText了。

操作集合

Apple对KVC的valueForKey:方法作了一些特殊的实现,比如说NSArray和NSSet这样的容器类就实现了这些方法。所以可以用KVC很方便地操作集合。

用KVC实现高阶消息传递

当对容器类使用KVC时,valueForKey:将会被传递给容器中的每一个对象,而不是容器本身进行操作。结果会被添加进返回的容器中,这样,开发者可以很方便的操作集合来返回另一个集合。

#import 

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        NSArray *arrStr = @[@"english", @"franch", @"chinese"];
        NSArray *arrCapStr = [arrStr valueForKey:@"capitalizedString"];
        for (NSString *str  in arrCapStr) {
            NSLog(@"%@", str);
        }
        NSArray *arrCapStrLength = [arrStr valueForKeyPath:@"capitalizedString.length"];
        for (NSNumber *length  in arrCapStrLength) {
            NSLog(@"%ld", (long)length.integerValue);
        }
    }
    return 0;
}

打印结果:
English
Franch
Chinese
7
6
7

方法capitalizedString被传递到NSArray中的每一项,这样,NSArray的每一员都会执行capitalizedString并返回一个包含结果的新的NSArray
从打印结果可以看出,所有String的首字母都成功以转成了大写。
同样如果要执行多个方法也可以用valueForKeyPath:方法。它先会对每一个成员调用 capitalizedString方法,然后再调用length,因为length方法返回是一个数字,所以返回结果以NSNumber的形式保存在新数组里。

实现KVO

可参考KVO

参考博客:jackyshan

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