iOS开发之KVO与KVC解析与实战

一、NSKeyValueCoding（KVC）

1.原理

 运用了一个isa-swizzling技术。isa-swizzling就是类型混合指针机制。KVC主要通过isa-swizzling，来实现其内部查找定位的。isa指针，如其名称所指，（就是is a kind of的意思），指向维护分发表的对象的类。该分发表实际上包含了指向实现类中的方法的指针，和其它数据。

    比如说如下的一行KVC的代码：

[site setValue:@"sitename" forKey:@"name"];
    就会被编译器处理成：

SEL sel = sel_get_uid ("setValue:forKey:");
IMP method = objc_msg_lookup (site->isa,sel);
method(site, sel, @"sitename", @"name");
    首先介绍两个基本概念：

    （1）SEL数据类型：它是编译器运行Objective-C里的方法的环境参数。

    （2）IMP数据类型：他其实就是一个编译器内部实现时候的函数指针。当Objective-C编译器去处理实现一个方法的时候，就会指向一个IMP对象，这个对象是C语言表述的类型。

    KVC 再某种程度上提供了访问器的替代方案。不过访问器方法是一个很好的东西，以至于只要是有可能，KVC也尽量再访问器方法的帮助下工作。为了设置或者返回对象属性，KVC按顺序使用如下技术：

1）检查是否存在名为-set<key>:的方法，并使用它做设置值。对于-get<key>和-set<key>:方法，将大写Key字符串的第一个字母，并与Cocoa的方法命名保持一致；

2）如果上述方法不可用，则检查名为-_<key>、-_is<key>（只针对布尔值有效）、-_get<key>和-_set<key>:方法；

3）如果没有找到访问器方法，可以尝试直接访问实例变量。实例变量可以是名为：<key>或_<key>;

4）如果仍为找到，则调用valueForUndefinedKey:和setValue:forUndefinedKey:方法。这些方法的默认实现都是抛出异常，我们可以根据需要重写它们。

2.下面举一个小例子：

KVC键值编码是Object-C为我们提供的一种对成员变量赋值的方法。在探讨其方法之前，我们先来看一个小例子：

首先，创建一个数据模型model类：

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//.h文件

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface Model : NSObject

{

    @public//将成员变量设置为公有的 以便其他文件有访问权限

    NSString * str;

}

@end

我们在其他文件中有两种方法str进行赋值和取值：

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    Model * model = [[Model alloc]init];

    model->str=@"312";//普通方法赋值

    [model setValue:@"321" forKey:@"str"];//kvc赋值

    NSLog(@"%@",model->str);//普通方法取值

    NSLog(@"%@",[model valueForKey:@"str"]);//kvc取值

同样的，对于用@property声明的变量，使用kvc的效果和使用点语法，setter，getter方法的效果是一样的。

3.KVC有关函数方法详解

通过上面的例子，我们已经可以简单了解KVC是干什么的了，下面是一些常用方法。

+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly;

这个方法类似一个开关，默认返回为YES，表示支持KVC方式赋值，也可以在子类中将其重写，如果返回为NO，则再进行KVC会抛出异常。

- (id)valueForKey:(NSString *)key;

通过键取值

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

通过字符串键给成员变量赋值

- (BOOL)validateValue:(inout id *)ioValue forKey:(NSString *)inKey error:(out NSError **)outError;

系统默认实现的方法，验证一个键值是否有效

- (NSMutableArray *)mutableArrayValueForKey:(NSString *)key;

将取到的值放入一个可变数组中

- (NSMutableOrderedSet *)mutableOrderedSetValueForKey:(NSString *)key NS_AVAILABLE(10_7, 5_0);

将取到的值放入可变的有序集合中

- (NSMutableSet *)mutableSetValueForKey:(NSString *)key;

将取到的值放入可变的集合中

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

上面这两个方法分别是通过路径赋值与取值，数据结构类似地图，比如在model类中有一个成员变量model2，在Model2类中有一个字符串，我们可以通过如下的方式赋值取值

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//Model.h

#import "Model2.h"

@interface Model : NSObject

{

    @public

    NSString * str;

    Model2 * model2;

}

//Model2.h

@interface Model2 : NSObject

{

@public

    NSString * str2;

}

@end

//其他文件

    Model * model = [[Model alloc]init];

    Model2 * model2 = [[Model2 alloc]init];

    model->model2=model2;

    [model setValue:@"123" forKeyPath:@"model2.str2"];

    NSLog(@"%@",[model valueForKeyPath:@"model2.str2"]);

- (NSMutableArray *)mutableArrayValueForKeyPath:(NSString *)keyPath;
- (NSMutableOrderedSet *)mutableOrderedSetValueForKeyPath:(NSString *)keyPath NS_AVAILABLE(10_7, 5_0);
- (NSMutableSet *)mutableSetValueForKeyPath:(NSString *)keyPath;

上面三个方法与前面类似，只是是从路径取值的。

- (id)valueForUndefinedKey:(NSString *)key;

这个方法可以获取没有提前定义的成员变量的值，比如运行时创建的，下面这个方法是给未定义的成员变量赋值

- (void)setValue:(id)value forUndefinedKey:(NSString *)key;

注意：这两个方法默认的实现会抛出异常，子类必须重写才能使用。

- (void)setNilValueForKey:(NSString *)key;

将成员变量置为nil

- (NSDictionary *)dictionaryWithValuesForKeys:(NSArray *)keys;

根据键值获取键值对字典

- (void)setValuesForKeysWithDictionary:(NSDictionary *)keyedValues;

通过字典对成员变量同意赋值，经常使用

二、NSKeyValueObservingCustomization（KVO）

KVO是一种消息监听机制，可以在某个量发生变化的时候将消息传送给监听者，因此广泛用于传值，界面低耦合等逻辑中。KVO机制的核心是以下三个方法：

- (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(void *)context;

使用这个方法注册一个监听者，参数解释如下：

observer：监听者对象

keyPath：监听的参数

options：监听选项

context：参数传递

监听的选项枚举如下：

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typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, NSKeyValueObservingOptions) {

    NSKeyValueObservingOptionNew = 0x01,//回调的字典中存放新值

    NSKeyValueObservingOptionOld = 0x02,//回调的字典中存放旧值

    NSKeyValueObservingOptionInitial ,//值改变前进行回调

    NSKeyValueObservingOptionPrior//改变前后都进行回调

 

};

//回调字典后面会解释

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

这两个方法都是用来移除监听者

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

这个方法是监听对象数据改变时回调的方法，change是一个字典，字典中根据监听的选项不同，存放不同的值（新或者旧）。context是传递的参数。

代码示例：

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- (void)viewDidLoad {

    [super viewDidLoad];

    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.

     model = [[Model alloc]init];

    //添加监听者

    [model addObserver:self forKeyPath:@"str" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:@"321"];

    [model setValue:@"qw" forKey:@"str"];

}

 

- (void)didReceiveMemoryWarning {

    [super didReceiveMemoryWarning];

    // Dispose of any resources that can be recreated.

}

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

    if ([keyPath isEqualToString:@"str"]) {

        NSLog(@"%@",context);

    }

}

KVO 是基于KVC实现的，看下面的代码：

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#pragma mark - KVO实现原理

     

    Person *person = [[Person alloc] init];

     

    [person setName:@"Jacedy"];

     

    // 设置监听

    [person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionOld | NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];

     

    [person setName:@"Jack"];

     

    self.person = person;

}

 

// 响应监听

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSString *,id> *)change context:(void *)context

{

    NSLog(@"%@ 对象的 %@ 属性改变了：%@", object, keyPath, change);

}

 

- (void)dealloc

{

    // 移除监听

    [self.person removeObserver:self forKeyPath:@"name"];

}

对代码进行断点跟踪发现如下：

当添加了监听后：

不难发现，person对象的isa指针由Person变成了NSKVONotifying_Perosn。其实，当某个类的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派生类，在这个派生类中重写基类中任何被观察属性的 setter 方法。派生类在被重写的 setter 方法实现真正的通知机制：

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- (void)setName:(NSString *)name

{

    [super setName:name];

     

    [监听器 observeValueForKeyPath:@"name"  ofObject:self  change:@{}  context:nil];

}




三、手动设定实例变量的KVO实现监听 

如果将一个对象设定成属性,这个属性是自动支持KVO的,如果这个对象是一个实例变量,那么,这个KVO是需要我们自己来实现的. 下面给出源码供大家参考：

最后给大家介绍下如何优雅的使用KVO

首先来吐槽下KVO：

1. 需要手动移除观察者，且移除观察者的时机必须合适；
2. 注册观察者的代码和事件发生处的代码上下文不同，传递上下文是通过 void * 指针；
3. 需要覆写 -observeValueForKeyPath:ofObject:change:context: 方法，比较麻烦；
4. 在复杂的业务逻辑中，准确判断被观察者相对比较麻烦，有多个被观测的对象和属性时，需要在方法中写大量的 if 进行判断；

虽然上述几个问题并不影响 KVO 的使用，不过这也足够成为笔者尽量不使用 KVO 的理由了。

如何优雅地解决上一节提出的几个问题呢？我们在这里只需要使用 Facebook 开源的 KVOController 框架就可以优雅地解决这些问题了。

如果想要实现同样的业务需求，当使用 KVOController 解决上述问题时，只需要以下代码就可以达到与上一节中完全相同的效果：

[self.KVOController observe:self.fizz                    keyPath:@"number"                    options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld                      block:^(id  _Nullable observer, id  _Nonnull object, NSDictionary<NSString    *,id> * _Nonnull change) {                          NSLog(@"%@", change);                      }];

我们可以在任意对象上获得 KVOController 对象，然后调用它的实例方法 -observer:keyPath:options:block: 就可以检测某个对象对应的属性了，该方法传入的参数还是非常容易理解的，在 block 中也可以获得所有与 KVO 有关的参数。

使用 KVOController 进行键值观测可以说完美地解决了在使用原生 KVO 时遇到的各种问题。

1. 不需要手动移除观察者；
2. 实现 KVO 与事件发生处的代码上下文相同，不需要跨方法传参数；
3. 使用 block 来替代方法能够减少使用的复杂度，提升使用 KVO 的体验；
4. 每一个 keyPath 会对应一个属性，不需要在 block 中使用 if 判断 keyPath；