iOS KVO详解

淡定的笨鸟2024-03-22 10:43

KVO 使用

基础使用(三步)

1、添加观察者事件

objc 复制代码 
[self.person addObserver:self forKeyPath:@"isImageLoadFinshed" options:(NSKeyValueObservingOptionNew) context:NULL];

context 是标签，用于区分，比如继承关系(student、person)，当 keyPath 都相同时，只能通过标签区分，否则就传NULL

2、实现观察者响应方法

objc 复制代码 
//object是被监听的对象
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
    if ([keyPath isEqualToString:@"isImageLoadFinshed"]) {
        NSLog(@"change = %@", change);
    }
}
  1. dealloc中移除监听，不移除会引发崩溃
objectivec 复制代码 
- (void)dealloc{
    [self.person removeObserver:self forKeyPath:@"isImageLoadFinshed"];    
}

高级用法

监听集合变化

在监听集合时比较特殊，在增加或减少数组元素时，以正常的方式addObject或removeObject无法成功监听，要使用下面这种方式

objc 复制代码 
[[self.person mutableArrayValueForKey:@"dataArray"] addObject:@"Hello"];

为什么呢，看 KVO 的回调方法

objc 复制代码 
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object 
change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context

其中的 change 参数是传入的变化量，通过在注册时用 options 参数进行的配置，会包含不同的内容，其中NSKeyValueChangeKey其实是NSKeyValueChange枚举，

objectivec 复制代码 
typedef NS_ENUM(NSUInteger, NSKeyValueChange) {
    NSKeyValueChangeSetting = 1,//属性的值被重新设置
    NSKeyValueChangeInsertion = 2,//表示更改的是集合属性，代表插入操作。
    NSKeyValueChangeRemoval = 3,//表示更改的是集合属性，代表删除操作。
    NSKeyValueChangeReplacement = 4,//表示更改的是集合属性，代表替换操作。
};

我们大部分数据类型可以通过setter方法监听变化，即值变化的类型是NSKeyValueChangeSetting，而数组等集合类型不是这样的，addObject并不会调用setter方法，因此需要通过 KVC 的mutableArrayValueForKey:获取到数组的代理对象，再进行增删改，才可以监听到数组内容的变化。

猜测mutableArrayValueForKey底层是先获取到数组，进行增删改，然后再把修改完的数组 set 回去，触发的 KVO 监听。

联动观察

只要监听一个属性值，就可以联动观察其他属性值的变化

场景一：

比如有个Student类如下：

less 复制代码 
@interface Student : NSObject

@property (nonatomic , assign) NSInteger englishScore; // 英语分数
@property (nonatomic , assign) NSInteger mathScore; // 数学分数
@property (nonatomic , assign) NSInteger chineseScore; // 语文分数

@end

一个学生的总分=英语分数+数学分数+语文分数，三门学科中任意一个分数发生变化总分都会跟着变。如果有个界面只需要展示总分，我们可以通过KVO监听englishScore、mathScore、chineseScore这三个属性的变化来实现我们的需求。那如果有 10 门学科，那就得监听 10 门学科分数的变化，这样太麻烦了，那可不可以只监听totalScore这一关属性就达到相同的效果呢？当然是可以的，这里就需要用到联动观察。

首先给Student类增加个totalScore属性，重写keyPathsForValuesAffectingValueForKey方法来设置与这个属性相关联的属性(也就是哪些属性值的改变会影响totalScore的改变)，为了方便使用，这里也重写它的getter方法，代码如下

objc 复制代码 
#import "Student.h"

@implementation Student

// 重写getter方法，也就是如何通过其他属性来计算totalScore的值
- (NSInteger)totalScore{
    return _mathScore + _englishScore + _chineseScore;
}

// 设置关联属性(重写keyPathsForValuesAffectingValueForKey方法)
+ (NSSet<NSString *> *)keyPathsForValuesAffectingValueForKey:(NSString *)key{

    NSMutableSet *set = [[NSMutableSet alloc] initWithSet:[super keyPathsForValuesAffectingValueForKey:key]];
    if ([@"totalScore" isEqualToString:key]) {
        // affectKeys是所有关联属性的属性名
        NSArray *affectKeys = @[@"englishScore",@"mathScore",@"chineseScore"];
        [set addObjectsFromArray:affectKeys];
    }
    return set;
}

@end

场景二：

Stedent类有name和age两个属性，School类有个Student类型的属性，现在要实现Stedent类的任意一个属性的改变都会触发KVO，那我们可以通过KVO同时监听Student实例对象的2个属性变化，这和上面一样，当Student类的属性有很多时就会比较麻烦，因为要同时监听很多属性的变化。其实可以和上面一样，设置好相关的 keypath 后，我们只需要监听School类中的student这一个属性就可以了。代码如下：

objc 复制代码 
// Student.h
@interface Student : NSObject

@property (nonatomic , copy) NSString *name; // 姓名
@property (nonatomic , assign) NSInteger age; // 年龄

@end

// Student.m
#import "Student.h"
@implementation Student

@end

// School.h
#import "Student.h"

@interface School : NSObject

@property (nonatomic , strong) Student *student;

@end

// School.m
#import "School.h"

@implementation School
// 关键就是这里设置相关的keyPath
+ (NSSet<NSString *> *)keyPathsForValuesAffectingValueForKey:(NSString *)key{
    NSMutableSet *set = [[NSMutableSet alloc] initWithSet:[super keyPathsForValuesAffectingValueForKey:key]];
    if ([@"student" isEqualToString:key]) {
        NSArray *affectKeys = @[@"_student.name",@"_student.age"];
        [set addObjectsFromArray:affectKeys];
    }
    return set;
}

@end

禁止监听

禁止目标类所有属性的监听，就把automaticallyNotifiesObserversOfSteps返回NO。

objc 复制代码 
@implementation LGPerson

+ (BOOL)automaticallyNotifiesObserversOfSteps {
    return NO;
}

@end

禁止目标类某个属性的监听，下面代码意思是禁止外部对 name 属性的监听，不影响其他属性的监听

objc 复制代码 
@implementation LGPerson

+ (BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key {
    if ([key isEqualToString:@"name"]) {
        return NO;
    }
    return YES;
}

@end

手动观察

手动观察的前提是属性被禁止监听，需要用到两个方法willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:

objectivec 复制代码 
+ (BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key {
    if ([key isEqualToString:@"name"]) {
        return NO;
    }
    return YES;
}

- (void)setName:(NSString *)name{
    [self willChangeValueForKey:@"name"];
    _name = name;
    [self didChangeValueForKey:@"name"];
}

KVO底层原理

KVO 的底层实现大致可以描述如下:

  1. 动态创建子类 NSKVONotifying_XXX，
  2. 创建 class 方法，class 指向原类，为了隐藏这个子类
  3. 创建 setter 方法，内部把消息转发给父类，并触发回调 observeValueForKeyPath
  4. 创建 dealloc 方法
  5. 创建 isKVOA
  6. 处理 removeObserver 操作
    1. isa 指回父类
    2. 不会移除这个子类，即把这个子类缓存下来，为防止下次监听时再次创建耗费性能，这里用空间换时间

FBKVOController源码解析

FBKVOController优点

  1. 写法简洁：增加了 block 回调、自定义回调或NSKeyValueObserving回调通知
  2. 不需要手动 removeObserver(系统 KVO 如果 remove 2 次会 crash)，会在观察者被释放时自动释放

架构设计

  • FBKVOController 持有 NSMapTable，以 object 为 key 得到相对应的 NSMutableSet。NSMutableSet 中存储了不同的 _FBKVOInfo。这套数据结构的主要作用是防止开发人员重复添加相同的 KVO。当检查到其中已存在相同的 _FBKVOInfo 对象时，不再执行后面的代码。
  • _FBKVOSharedController 持有 NSHashTable。NSHashTable 以弱引用的方式持有不同的 _FBKVOInfo。此处实际执行 KVO 代码。_FBKVOInfo 有一个重要的成员变量 _FBKVOInfoState，根据这个枚举值（_FBKVOInfoStateInitial、_FBKVOInfoStateObserving、_FBKVOInfoStateNotObserving） 来决定新增或者删除 KVO。

被监听对象和属性的关系

使用 NSMapTable 保存了被监听对象 object 和 FBKVOInfo 对象集合的关系。

源码学习收获

1 中介者模式

中介者模式（Mediator Pattern）是用来降低多个对象和类之间的通信复杂性。这种模式提供了一个中介类，该类通常处理不同类之间的通信，并支持松耦合，使代码易于维护。

比如我们平时买房、租房都会找中介，通过中介可以更快更高效的找到合适的房子，很多事情中介帮我们去做了，不用我们自己去找房源，如图

中介者模式 4 种角色：

  • 抽象中介者（Mediator）角色： 抽象中介者角色定义统一的接口，以及一个或者多个事件方法，用于各同事角色之间的通信。
  • 具体中介者（ConcreteMediator）角色： 实现了抽象中介者所声明的事件方法，协调各同事类之间的行为，持有所有同事类对象的引用。
  • 抽象同事（Colleague）角色： 定义了抽象同事类，持有抽象中介者对象的引用。
  • 具体同事（ConcreteColleague）角色： 继承抽象同事类，实现自己业务，通过中介者跟其他同事类进行通信。

举个例子：有 ViewController1、ViewController2 要监听 Person1(name、age)、Person2(name、age)，使用FBKVOController后，各自扮演的角色

  • FBKVOController和FBKVOSharedController是中介类，可以理解前者为抽象中介者，定义了所有的接口方法(observe、unObserve...)；后者为具体中介者，实现了抽象中介者声明的具体方法，有序的交给系统 KVO 处理监听任务；
  • ViewController1和ViewController2是同事类，它们通过中介者FBKVOController监听某对象的某属性，由系统 KVO 处理完后，再经过中介者把回调传递给自己。

2 NSMapTable和NSHashTable

NSMapTable

NSMapTable是NSMutableDictionary的高阶类型，可以给 key 和 value 设置NSPointerFunctionsOptions，传统字典就相当于把它的 keyOptions 设成这样：

objc 复制代码 
NSPointerFunctionsStrongMemory  | 
NSPointerFunctionsObjectPersonality|
NSPointerFunctionsCopyIn；

需要注意的是NSPointerFunctionsCopyIn，老字典会对 key 进行 copy，value 不会，但是如果大家平日里都使用NSString作为 key，那大可不必考虑 copy 的性能损耗（因为只是浅拷贝）。但如果使用的是NSMutableString或者一些进行深拷贝的类型，那就另当别论了。

再把它的 valueOptions 设成这样：

objc 复制代码 
NSPointerFunctionsStrongMemory | NSPointerFunctionsObjectPersonality

NSMapTable与老字典的性能不能一概而论，因为他们的主要性能差别也是来自于NSPointerFunctionsCopyIn与NSPointerFunctionsWeakMemory。后者会带来一定的性能损耗，而前者要看 key 的NSCopying协议是如何实现的。

NSHashTable

NSHashTable是NSMutableSet的高阶类型，与NSPointerArray、NSMapTable一样，可以指定NSPointerFunctionsOptions，只有可变版本，允许对添加到容器中的对象是弱引用的持有关系， 当NSHashTable 中的对象销毁时，该对象也会从容器中移除。

但是添加对象的时候前者耗费的时间是后者 2 倍，所以平时能用NSSet就用NSSet。

3 锁

4 == 和 isEqual 的关系

  • ==对于基本类型，比较的是值；对于对象类型, 比较的是对象的地址(即是否为同一对象)。
  • isEqual比较的是两个对象是否相同，对于系统对象比如 UIColor，系统内部已经实现了 isEqual方法，举例如下：
objc 复制代码 
UIColor *color1 = [UIColor colorWithRed:0.5 green:0.5 blue:0.5 alpha:1.0];
UIColor *color2 = [UIColor colorWithRed:0.5 green:0.5 blue:0.5 alpha:1.0];
NSLog(@"color1 == color2 = %@", color1 == color2 ? @"YES" : @"NO");
NSLog(@"[color1 isEqual:color2] = %@", [color1 isEqual:color2] ? @"YES" : @"NO");

结果如下

ini 复制代码 
color1 == color2 = NO
[color1 isEqual:color2] = YES

这个例子表示，UIColor 对象的isEqual方法实现的是两个对象的 color 是否相同，实际上这是 2 个不同的对象，从==结果可以看出来。

5 isEqual和hash关系

1、FBKVOInfo 为什么重写 isEqual 方法和 hash？

这个自定义对象会在 FBKVOSharedController 中被添加到 NSHashTable，hash table 会根据 hash 值优化索引效率，基于 hash 值索引的 Hash Table(NSSet、NSDictionry 也是) 查找某个成员的过程是：

  1. 通过 hash 值直接找到查找目标的位置
  2. 如果目标位置上有多个相同 hash 值得成员，此时再按照数组方式遍历判等(isEqual)

2、hash 什么时候会被调用？

NSSet 添加新成员时, 需要根据 hash 值来快速查找成员, 以保证集合中是否已经存在该成员，NSDictionary 在查找 key 时, 也利用了 key 的 hash 值来提高查找的效率。

3、如何重写 hash 方法？

对关键属性的位或运算作为 hash 值，参考如下:

objc 复制代码 
- (NSUInteger)hash {
    return [self.name hash] ^ [self.age hash];
}
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