iOS KVO的实现原理

一、KVO是什么

• KVO是OC的一种观察者设计模式，另一种是通知机制（notification）
• KVO的机制：指定一个被观察对象，当该对象某个属性发生变化时，观察对象会获得通知，并作出相应动作，并且被观察的对象不需要添加任何额外的代码

在MVC设计架构下，KVO机制通常实现数据模型和视图之间的通讯，这样可以保证数据和视图显示达到同步

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二、实现原理

KVO的实现依赖于OC强大的运行时Runtime。

原理：
当观察某对象时，KVO动态创建该对象的子类，并重写子类被观察属性setter方法，随后通知观察者该属性的变化状况。

实现过程：

Apple使用isa混写（isa-swizzling）来实现KVO。
当观察对象A时，KVO动态创建了新的名为NSKVONotifying_A的新类，该类时为对象A的子类，并且KVO重写了新类的观察属性的setter方法，setter方法负责在调用原setter方法之前和之后，通知所有观察者该属性的变化情况

• NSKVONotifying_A

每个对象内部都有isa指针，这个指针指向该对象的类，在KVO机制中，该isa指针被修改为指向系统新创建的子类NSKVONotifying_A，那么当被观察者修改被检测的属性的值时候，就会调用KVO重写的setter方法，从而激活键值通知机制，实现当前类属性改变的监听。

所以当我们从应用层面上来看，并没有意识到有新类的出现，这是apple隐瞒类对KVO的底层实现过程，而我们还以为是原来的类，但是此时如果我们创建一个新的名为“NSKVONotifying_A“的类时，就会发现系统运行到注册KVO的那段代码时，程序发生崩溃，因为系统在注册监听的时候动态创建了名为NSKVONotifying_A的中间类，并指向这个中间类了

• 子类重写setter方法

KVO的键值观察通知依赖于NSObject的两个方法：willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:，在存取数值的前后分别调用2个方法；
被观察属性发生改变之前，willChangeValueForKey:被调用，通知系统该keyPath的属性值即将变更；当改变发生后，didChangeValueForKey:被调用，通知系统keyPath的属性值已经发生改变，之后，observeValueForKey:ofObject:change:context:也会被调用。
注意：重写观察属性的setter方法这种继承方式的注入是在运行时而不是编译时实现的

KVO为子类的观察者属性重写调用存取方法的工作原理在代码中相当于：

-(void)setName:(NSString *)newName{    [self willChangeValueForKey:@"name"];    //KVO在调用存取方法之前总调用    [super setValue:newName forKey:@"name"]; //调用父类的存取方法    [self didChangeValueForKey:@"name"];     //KVO在调用存取方法之后总调用}

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三、特点

观察者观察的是属性，只有遵循KVO变更属性值的方式才会执行KVO的回调方法，例如执行setter方法、KVC方式赋值等，如果赋值没有通过KVO来变更属性值，而是直接修改属性对应的成员变量，例如：仅调用_name=@”newName”,这时是不会触发KVO机制，更加不会调用回调方法的，因此，使用KVO机制的前提是遵循KVO属性设置方式来变更属性值。

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四、拓展

1、和KVC的比较？

• KVC，即Key-Value-Coding，是一个非正式协议，使用字符串（key）来访问一个对象实例变量的机制
• KVO，即Key-Value-Observing，它提供一种机制，当被观察者的属性值更改时，观察者就会接收到通知

2、和通知的区别？

• 相比于KVO重写setter时调用 observeValueForKey:ofObject:change:context:方法，通知要多发送通知操作，例如重写类的setter方法，使用通知也可以实现类似KVO的监听
• 两者都是一对多，两者相比，通知的使用率要高得多，因为通知监听不局限于属性的变化，还可以是状态的变化，监听范围广，例如键盘的出现、app进入后台等，使用也更灵活方便
• KVO的过程其实包括了通知这一环，只不过由系统来完成了

3、和delegate的不同？

KVO、通知、delegate三者都是类与类之间的通信，但是delegate不同的是：

• KVO和通知都负责发送和接收通知，剩下的事情都由系统来完成，所以不用返回值，而delegate则需要协议和代理对象来关联
• delegate适用于一对一，KVO和通知则适用于一对多情况

4、涉及的技术

KVC和KVO实现的根本是OC语言的动态性和运行时runtime，以及访问器方法的实现

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五、总结

相比如其他消息回调的方式，KVO机制的实现更多的依赖于系统支持，它能够提供被观察属性的newValue和oldValue；但是由于需要创建对应的子类、重写setter方法等，内存消耗也是很大的，所以对于两个类之间的消息通信，我们应该根据实际应用的场景来选择通信方式

另外需要注意的是，由于这中继承方式的注入是在运行时而非编译时实现，所以当没有观察者时，KVO不会有任何开销，此时也根本就没有KVO代码存在，但是如果时委托和通知那还是需要开销，这也是KVO零开销观察的优势。

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六、文章转载地址

iOS–KVO的实现原理与具体应用