KVO使用以及原理分析

基础使用

使用KVO需要三个步骤：

1. 在观察者中，调用被观察者的addObserver:forKeyPath:options:context:进行注册
2. 在观察者中实现observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法
3. 在观察者中使用removeObserver:forKeyPath:移除KVO，一般可以在dealloc方法中移除，否则会导致Crash

1 注册观察者

比方说ViewController是观察者，person是其属性。ViewController需要监听person中的age属性

NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[self.person addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
[self.person addObserver:self forKeyPath:@"numArray" options:options context:nil];

options是一个NS_OPTIONS枚举，可以决定以下内容

• 通知发出的时机
• observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法中，字典参数change字典中包含哪些值

参数options有四个值

1. NSKeyValueObservingOptionNew，change字典中应该包含改变后的新值

2. NSKeyValueObservingOptionOld，change字典中应该包含改变前的旧值

3. NSKeyValueObservingOptionInitial， addObserver:forKeyPath:options:context:消息被发出去后，甚至不用等待这个消息返回，监听者对象会马上收到一个通知。这种通知只会发送一次，你可以利用这种“一次性“的通知来确定要监听属性的初始值。当同时制定这3个选项时，这种通知的change字典中只会包含新值，而不会包含旧值。虽然这时候的新值实际上是改变前的'旧值'，但是这个值对于监听者来说是新的。

4. NSKeyValueObservingOptionPrior：当指定了这个选项时，在被监听的属性被改变前，监听者对象就会收到一个通知（一般的通知发出时机都是在属性改变后，虽然change字典中包含了新值和旧值，但是通知还是在属性改变后才发出），这个通知会包含一个NSKeyValueChangeNotificationIsPriorKeykey，其对应的值为一个NSNumber类型的YES。当同时指定该值、new和old的话，change字典会包含旧值而不会包含新值。

2 接收通知

- (void)observeValueForKeyPath:(nullable NSString *)keyPath ofObject:(nullable id)object change:(nullable NSDictionary *)change context:(nullable void *)context;

关于change参数，它是一个字典，有五个常量作为它的键：

1. NSKeyValueChangeKindKey：指明了变更的类型，值为NSKeyValueChange枚举中的某一个，类型为NSNumber。
   • 一般情况下返回的都是第一个NSKeyValueChangeSetting
   • 如果监听的属性是一个集合对象的话，当这个集合中的元素被插入，删除，替换时，就会分别返回NSKeyValueChangeInsertion，NSKeyValueChangeRemoval和NSKeyValueChangeReplacement。

enum {
 NSKeyValueChangeSetting = 1,
 NSKeyValueChangeInsertion = 2,
 NSKeyValueChangeRemoval = 3,
 NSKeyValueChangeReplacement = 4
};
typedef NSUInteger NSKeyValueChange;

2. NSKeyValueChangeNewKey：被监听属性改变后新值的key。当监听属性为一个集合对象，且NSKeyValueChangeKindKey不为NSKeyValueChangeSetting时，该值返回的是一个数组，包含插入，替换后的新值（删除操作不会返回新值）。

3. NSKeyValueChangeOldKey：被监听属性改变前旧值的key。当监听属性为一个集合对象，且NSKeyValueChangeKindKey不为NSKeyValueChangeSetting时，该值返回的是一个数组，包含删除，替换前的旧值（插入操作不会返回旧值）

4. NSKeyValueChangeIndexesKey：如果NSKeyValueChangeKindKey的值为NSKeyValueChangeInsertion, NSKeyValueChangeRemoval, 或者 NSKeyValueChangeReplacement，这个键的值是一个NSIndexSet对象，包含了增加，移除或者替换对象的index。

5. NSKeyValueChangeNotificationIsPriorKey：如果注册监听者是options中指明了NSKeyValueObservingOptionPrior，change字典中就会带有这个key，值为NSNumber类型的YES.

3. 移除监听

当一个监听者完成了它的监听任务之后，就需要注销(移除)监听者，调用以下2个方法来移除监听。通常会在-dealloc方法或者observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法中移除。

- (void)removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath context:(nullable void *)context
或者
- (void)removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath;

有几点需要注意的：

当你向一个不是监听者的对象发送remove消息的时候（也可能是，你发送remove消息时，接受消息的对象已经被remove了一次，或者在注册为监听者前就调用了remove），xcode会抛出一个NSRangeException异常，所以，保险的做法是，把remove操作放在try/catch中。

一个监听者在其被销毁时，并不会自己注销监听，而给一个已经销毁的监听者发送通知，会造成野指针错误。所以至少保证，在监听者被释放前，将其监听注销。保证有一个add方法，就有一个remove方法。

4 触发KVO

触发KVO的方式包括：

• 点语法
• set方法
• kvc
• 如果监听的是集合属性，以数组为例，得使用被观察者mutableArrayValueForKey，进行操作

[[self.person mutableArrayValueForKey:@"numArray"] addObject:@(randNum)];

KVO原理

当某个对象第一次被观察时，系统就会在运行期动态地创建该类的一个子类类对象（类名就是在该类的前面加上NSKVONotifying_ 前缀），被观察对象的isa指针就指向这个类对象。这个子类类对象，会有如下的变化：

• 被观察属性的set方法被修改
• 修改class实例方法，让其返回原始的类对象
• dealloc和_isKVOA
  
  KVO之后类的关系.png

自己实现KVO的步骤

1. NSObject的分类，提供addObserver的接口
2. 判断isa是否指向KVONotify_class，否则生成该类
   • 使用objc_allocateClassPair生成子类
   • 给子类添加KVONotify_class.class方法，返回原始的类
   • 使用object_setClass(self, kvoClass)，让被观测对象isa指向KVONotify_class
3. 给KVONotify_class添加setter方法实现，观察属性的setter都会走这个实现
   • 从setter selector解析出属性，调用objc_msgSend方法，发送getter消息，获取oldValue
   • 使用msgSendSuper，调用原始class上的setter方法
   • 取出被观察对象的关联对象，是一个数组，元素是一个自定义类，包含观测者，观测属性，block等
4. 向被观察对象添加关联对象，是一个数组，元素是一个自定义类，包含观测者，观测属性，block等

参考

https://www.jianshu.com/p/badf5cac0130
Demo地址：https://github.com/xiaoLong1010/DeepObjectiveC/tree/master/03-KVO