Objective-C基础之二（深刻理解KVO、KVC）

时间  2019-12-28
标签 objective 基础 之二 深刻 理解 kvo kvc 栏目 C&C++ 繁體版
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KVO

什么是KVO

KVO的全称是key-value Observng,也叫作“键值监听”，一般用来监听某个对象的某个属性值的变化。下面使用一个简单的例子来回顾一下KVO的用法。面试

  • 建立一个XLPerson类，内部建立一个name和age属性
@interface XLPerson : NSObject

@property(nonatomic, copy)NSString *name;
@property(nonatomic, assign)int age;

@end
复制代码
  • 在ViewController中监听XLPerson的age属性
@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad{
    [super viewDidLoad];

    self.person = [[XLPerson alloc] init];
    self.person.age = 10;
    
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
}

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
    NSLog(@"\n keyPath:%@, \n object:%@, \n change:%@", keyPath, object, change);
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    self.person.age = 20;
}

@end
复制代码
  • person对象的age属性初始时设置为10，当点击屏幕，设置age为20时，系统自动触发了observeValueForKeyPath，打印出了age的旧值和新值，以下
2019-11-13 14:52:49.960452+0800 TestFont[52476:1429894] 
 keyPath:age, 
 object:<XLPerson: 0x6000039bec00>, 
 change:{
    kind = 1;
    new = 20;
    old = 10;
}
复制代码

KVO内部实现

结合以前对NSObject底层的学习咱们知道，实例对象的isa指针指向它的类对象，那么上文例子中的person对象的isa指针应该指向它的类对象XLPerson，为了作对比，咱们增长一个person2对象：bash

- (void)viewDidLoad{
    [super viewDidLoad];

    self.person = [[XLPerson alloc] init];
    self.person.age = 10;
    
    self.person2 = [[XLPerson alloc] init];
    self.person2.age = 30;
    
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
}

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
    NSLog(@"\n keyPath:%@, \n object:%@, \n change:%@", keyPath, object, change);
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    self.person.age = 20;
}

@end
复制代码

在touchesBegan方法中添加断点，而后咱们使用LLDB命令来对代码进行调试框架

(lldb) p self.person->isa
(Class) $1 = NSKVONotifying_XLPerson
(lldb) p self.person2->isa
(Class) $2 = XLPerson
(lldb) 
复制代码

这时候会发现添加了Observer后的person对象的isa指针不是指向XLPerson，而是指向一个新的类对象NSKVONotifying_XLPerson，而person2对象因为没有添加Observer，因此它的isa指针指向的是类对象XLPerson。函数

因为咱们并无建立过NSKVONotifying_XLPerson类，因此NSKVONotifying_XLPerson是在运行时动态生成的一个新的类，新类生成以后，又将person的isa指针指向了新的类对象。学习

为了了解NSKVONotifying_XLPerson的内部构造，咱们自定义一个方法来打印Class的方法列表和superClass测试

- (void)descriptionOfClass:(Class)cls{
    NSLog(@"------------ %@ -----------", NSStringFromClass(cls));
    NSLog(@"%@ superClass ----> %@", NSStringFromClass(cls),NSStringFromClass(class_getSuperclass(cls)));
    
    unsigned int count;
    Method *methondList = class_copyMethodList(cls, &count);
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        Method method = methondList[i];
        NSString *methodName = NSStringFromSelector(method_getName(method));
        NSLog(@"%@ ----> %@", NSStringFromClass(cls), methodName);
    }
    free(methondList);
}
复制代码

修改示例中的代码，打印出person和person1的方法列表和superClassui

- (void)viewDidLoad{
    [super viewDidLoad];

    self.person = [[XLPerson alloc] init];
    self.person.age = 10;
    
    self.person2 = [[XLPerson alloc] init];
    self.person2.age = 20;
    
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
    
    [self descriptionOfClass:object_getClass(self.person)];
    NSLog(@"\n");
    [self descriptionOfClass:object_getClass(self.person2)];
}
复制代码

注意：因为对象的实例方法都存放在类对象的methonList中，因此此处咱们须要经过object_getClass方法拿到person和person1对象的类对象，而后经过遍历类对象的方法列表打印出具体的方法名称。 object_getClass方法若是传递过去一个示例对象，那么会返回对应的类对象，若是传递过去一个类对象，会返回对应的元类对象。编码

运行程序，获得如下运行结果atom

从图中能够看出，person对象因为加了KVO监听，因此它的类对象变成了NSKVONotifying_XLPerson，而NSKVONotifying_XLPerson对象的superClass是XLPerson，说明NSKVONotifying_XLPerson是XLPerson的子类。spa

在NSKVONotifying_XLPerson方法列表中主要有4个方法，setAge:、class、dealloc和_isKVOA，下面咱们就来一一分析这四个方法。

  • NSKVONotifying_XLPerson重写了父类中的setAge:方法，在setAge:方法中调用了Foundation框架中的_NSSetIntValueAndNotify方法，而_NSSetIntValueAndNotify方法就执行了监听KVO的核心逻辑，伪代码以下：
- (void)setAge:(int)age{
    //调用Foundationf框架中的_NSSetIntValueAndNotify方法
    [self _NSSetIntValueAndNotify];
}

- (void)_NSSetIntValueAndNotify{
    //将要修改age的值
    [self willChangeValueForKey:@"age"];
    //调用父类的setAge方法去修改age的值
    [super setAge:age];
    //完成修改age的值，而且执行observeValueForKeyPath方法
    [self didChangeValueForKey:@"age"];
}
复制代码
  • NSKVONotifying_XLPerson会重写父类的class方法，缘由是Apple不想让调用者知道NSKVONotifying_XLPerson这个中间类的存在，因此重写class，返回原类的class对象，伪代码以下
- (Class)class{
    return [XLPerson class];
}
复制代码
  • 当NSKVONotifying_XLPerson类被销毁的时候，dealloc方法就被用来作一些收尾工做
  • _isKVOA则是用来标识当前类是不是经过runtime动态生成的类对象，若是是，就返回YES，不是，则返回NO

还原NSKVONotifying_XLPerson对象的内部构造

上文介绍了NSKVONotifying_XLPerson对象中的几个主要的方法，如今咱们就来还原一下NSKVONotifying_XLPerson对象完整的内部结构。

首先，NSKVONotifying_XLPerson是Class类型的对象，因此它内部确定拥有isa指针和superClass指针，由此能够获得NSKVONotifying_XLPerson的结构以下：

结合isa指针的指向能够获得如下结构：

由此也能够获得NSKVONotifying_XLPerson的伪代码以下

@interface NSKVONotifying_XLPerson : XLPerson

@end

@implementation NSKVONotifying_XLPerson

- (void)setAge:(int)age{
    //调用Foundationf框架中的_NSSetIntValueAndNotify方法
    [self _NSSetIntValueAndNotify];
}

- (void)_NSSetIntValueAndNotify{
    //将要修改age的值
    [self willChangeValueForKey:@"age"];
    //调用父类的setAge方法去修改age的值
    [super setAge:age];
    //完成修改age的值，而且执行observeValueForKeyPath方法
    [self didChangeValueForKey:@"age"];
}

- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key{
    //触发observeValueForKeyPath方法
    [self observeValueForKeyPath:@"age" ofObject:self change:nil context:nil];
}

- (void)dealloc{
    //释放操做
}

- (Class)class{
    return [XLPerson class];
}

- (BOOL)_isKVOA{
    return YES;
}

@end
复制代码

KVO总结

  • 首先，给一个实例对象添加KVO，内部是利用Runtime动态的生成一个此实例对象的类对象的子类，具体的格式为_NSKVONotifying_XXX，而且让实例对象的isa指针指向这个新生成的类。
  • 重写属性的set方法，当调用set方法时，会调用Foundation框架的NSSetXXXValueAndNotify函数
  • 在_NSSetXXXValueAndNotify中会执行一下步骤
    • 调用willChangeValueForKey:方法
    • 调用父类的set方法，从新赋值
    • 调用didChangeValueForKey:方法，didChangeValueForKey:内部会触发监听器的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法

KVC

什么是KVC？

KVC，俗称“键值编码”，全称是“Key Value Coding”，它是一种能够直接经过字符串的名称（Key）来访问类属性的机制，而不是经过调用Setter或者Getter方法来进行访问。

KVC的经常使用方法以下

- (void)setValue:(nullable id)value forKey:(NSString *)key;
- (nullable id)valueForKey:(NSString *)key;

- (void)setValue:(nullable id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath;
- (nullable id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath;

复制代码

KVC有两种赋值和取值方法，下面咱们经过一个简单的例子来了解一下。首先建立XLPerson类和XLStudent类

@interface XLStudent : NSObject

@property(nonatomic, assign)int num;

@end

@interface XLPerson : NSObject

@property(nonatomic, strong)XLStudent *student;
@property(nonatomic, copy)NSString *name;
@property(nonatomic, assign)int age;

@end

复制代码

而后经过KVC来设置XLPerson和XLStudent的属性的值，以下

- (void)viewDidLoad{
    [super viewDidLoad];

    XLPerson *person = [[XLPerson alloc] init];
    
    [person setValue:[[XLStudent alloc] init] forKey:@"student"];
    [person setValue:@10 forKey:@"age"];
    [person setValue:@"张三" forKey:@"name"];
    [person setValue:@20 forKeyPath:@"student.num"];
    
    NSNumber *age = [person valueForKey:@"age"];
    NSString *name = [person valueForKey:@"name"];
    NSNumber *num = [person valueForKeyPath:@"student.num"];
    
    NSLog(@"%@, %@, %@",age,name,num);
}
复制代码

最后获得结果age=10、name=张三、num=20,因而可知，经过KVC确实能够修改对象中的属性。

使用KVC除了能够修改属性，也能够修改为员变量的值，在XLPerson中增长以下成员变量

@interface XLPerson : NSObject{
    int _height;
    int _weight;
}
@end
复制代码

而后使用KVC进行赋值

XLPerson *person = [[XLPerson alloc] init];
[person setValue:@30 forKey:@"_height"];
[person setValue:@40 forKeyPath:@"_weight"];

NSLog(@"%@, %@",person->_height,person->_weight);
复制代码

最后能够发现KVC确实也能修改为员变量的值。

同时，经过上面的代码咱们能够看出两种赋值和取值方法的区别。

  • setValue:forkey能够给person对象的全部属性赋值，可是层级只有一级，若是存在多级属性赋值，那么就须要调用屡次此方法，上文的例子中，若是要修改student对象的num属性，就必须调用两次
[[person valueForKey:@"student"] valueForKey:@"num"];
复制代码
  • setValue:forkeyPath:支持一级属性赋值，也支持多级属性赋值，须要将属性的具体访问路径传递过去，在上文的例子中，经过student.num就能够修改student对象的num属性。在使用上更加简洁。

KVC底层原理

setValue:forkey:赋值流程

其实经过setValue:forkey方法给对象的属性赋值，主要通过如下几个流程

  • 首先会按照setKey:、_setKey:的顺序到对象的方法列表中寻找这两个方法，若是找到了方法，则传参而且调用方法。
  • 若是没有找到方法，则经过accessInstanceVariablesDirectly方法的返回值来决定是否可以查找成员变量。若是accessInstanceVariablesDirectly返回YES，则会按照如下顺序到成员变量列表中查找对应的成员变量：
    • _key
    • _isKey
    • key
    • isKey
  • 若是accessInstanceVariablesDirectly返回NO，则直接抛出NSUnknownKeyException异常。
  • 若是在成员变量列表中找到对应的属性值，则直接进行赋值，若是找不到，则会抛出NSUnknownKeyException异常。

对应流程图以下：

valueForKey:取值流程

经过valueForKey:方法取值，流程以下：

  • 首先会按照如下顺序查找方法列表
    • getKey
    • key
    • isKey
    • _key
  • 若是找到就直接传递参数，调用方法，若是未找到则查看accessInstanceVariablesDirectly方法的返回值，若是返回NO，则直接抛出NSUnknownKeyException异常
  • 若是accessInstanceVariablesDirectly方法返回YES，则按以下顺序查找成员变量列表
    • _key
    • _isKey
    • key
    • isKey
  • 若是能找到对应的成员变量，则直接获取成员变量的值，若是未找到，则抛出NSUnknownKeyException异常

流程图以下：

KVC和KVO的联系

经过对KVO的探索，咱们知道，给对象的某个属性添加KVO监听，实际上是动态建立了一个此类的子类，而后将对象的isa指针指向新生成的类，最后经过重写属性的setter方法来添加监听。那么若是使用KVO来对属性或者成员变量进行赋值，会触发KVO监听吗？咱们经过一个简单的例子来测试一下

仍是使用上文的XLPerson对象

- (void)viewDidLoad{
    [super viewDidLoad];

    self.person = [[XLPerson alloc] init];
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
    [self.person addObserver:self forKeyPath:@"_height" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];

}

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
    NSLog(@"\n keyPath:%@, \n object:%@, \n change:%@", keyPath, object, change);
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    [self.person setValue:@10 forKey:@"age"];
    [self.person setValue:@20 forKeyPath:@"_height"];
}
复制代码

运行代码，点击屏幕能够看到以下打印信息

经过KVC不论是设置属性的值仍是成员变量的值，都会触发KVO监听，说明在KVC内部确实会在给属性或成员变量赋值的时候，会经过相似调用didChangeValueForKey方法来触发KVO监听。

面试题

KVO

KVO的本质是什么？

  • 给一个实例对象添加KVO，系统内部是利用Runtime动态的生成一个此实例对象的类对象的子类，具体的格式为_NSKVONotifying_XXX，而且让实例对象的isa指针指向这个新生成的类。
  • 重写属性的set方法，当调用set方法时，会调用Foundation框架的NSSetXXXValueAndNotify函数
  • 在_NSSetXXXValueAndNotify中会执行如下步骤
    • 调用willChangeValueForKey:方法
    • 调用父类的set方法，从新赋值
    • 调用didChangeValueForKey:方法，didChangeValueForKey:内部会触发监听器的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法

如何手动触发KVO？

在修改变量先后手动调用willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:方法

[self willChangeValueForKey:name];
_name = @"xxx";
[self didChangeValueForKey:name];
复制代码

直接修改为员变量的值是否会触发KVO？

直接修改为员变量的值不会触发KVO，由于没有触发setter方法。

KVC

经过KVC修改属性的值会触发KVO吗？

会触发KVO。

KVC的赋值过程和取值过程分别是什么样的？

参考上文流程图

KVC的原理是什么？

参考上文流程图

结束语

以上内容纯属我的理解，若是有什么不对的地方欢迎留言指正。

一块儿学习，一块儿进步~~~

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