iOS--KVO和KVC

KVC

简单介绍

KVC的全称是KeyValueCoding，俗称“键值编码”，可以通过一个key来访问某个属性；

KVC提供了一种间接访问其属性方法或成员变量的机制，可以通过字符串来访问对应的属性方法或成员变量；

它是一个非正式的Protocol，提供一种机制来间接访问对象的属性，而不是通过调用Setter、Getter方法访问。KVO 就是基于 KVC 实现的关键技术之一。

常见的API

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

key和keyPath的区别

key：只能接受当前类所具有的属性，不管是自己的，还是从父类继承过来的，如view.setValue(CGRectZero(),key: "frame");
keypath：除了能接受当前类的属性，还能接受当前类属性的属性，即可以接受关系链，如view.setValue(5,keypath: "layer.cornerRadius");

KVC原理

setValue:forKey: 的原理（KVC赋值原理）

  • 首先会按照setKey、_setKey的顺序查找方法，找到方法，直接调用方法并赋值；
  • 未找到方法，则调用+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly（是否可以直接访问成员变量，默认返回YES）;
  • 若accessInstanceVariablesDirectly方法返回YES，则按照_key、_isKey、key、isKey的顺序查找成员变量，找到直接赋值，找不到则抛出NSUnknowKeyExpection异常；
  • 若accessInstanceVariablesDirectly方法返回NO，那么就会调用setValue:forUndefinedKey:并抛出NSUnknowKeyExpection异常；
    在这里插入图片描述

valueForKey:的原理（KVC取值原理）

  • 首先会按照getKey、key、isKey、_key的顺序查找方法，找到直接调用取值
  • 若未找到，则查看+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly的返回值，若返回NO，则直接抛出NSUnknowKeyExpection异常；
  • 若返回的YES，则按照_key、_isKey、key、isKey的顺序查找成员变量，找到则取值；
  • 找不到则调用valueForUndefinedKey:抛出NSUnknowKeyExpection异常；
    在这里插入图片描述

注意

  • key的值必须正确，如果拼写错误，会出现异常。
    当key的值是没有定义的，valueForUndefinedKey:这个方法会被调用，如果你自己写了这个方法，key的值出错就会调用到这里来。
  • 因为类可以反复嵌套，所以有个keyPath的概念，keyPath就是用.号来把一个一个key链接起来，这样就可以根据这个路径访问下去。
  • NSArray／NSSet等都支持KVC。
    可以通过KVC访问自定义类型的私有成员。
  • 如果对非对象传递一个nil值，KVC会调用setNIlValueForKey方法，我们可以重写这个方法来避免传递nil出现的错误，对象并不会调用这个方法，而是会直接报错。
  • 处理非对象，setValue时，如果要赋值的对象是基本类型，需要将值封装成NSNumber或者NSValue类型，valueForKey时，返回的是id类型的对象，基本数据类型也会被封装成NSNumber或者NSValue。valueForKey可以自动将值封装成对象，但是setValue:forKey:却不行。我们必须手动讲值类型转换成NSNumber/NSValue类型才能进行传递initWithBool:(BOOL)value。

KVC强大功能

批量存值操作

KVC还有更强大的功能，可以根据给定的一组key，获取到一组value，并且以字典的形式返回

- (NSDictionary<NSString *, id> *)dictionaryWithValuesForKeys:(NSArray<NSString *> *)keys;

批量赋值操作

同样，也可以通过KVC进行批量操作，使用对象调用 setValuesForKeysWithDictionary:方法时，可以传入一个包好key、value的字典进去，KVC可以将所有数据按照属性名和字典的key进行匹配，并将value给对象的属性赋值。

- (void)setValuesForKeysWithDictionary:(NSDictionary<NSString *, id> *)keyedValues;

Person *personFirst = [[Person alloc] init];[personFirst setValue:@"buer" forKey:@"name"];[personFirst setValue:@11 forKey:@"age"];[personFirst setValue:@"男" forKey:@"sex"];NSDictionary *dictionaryFirst = [personFirst dictionaryWithValuesForKeys:@[@"name", @"age", @"sex"]];NSLog(@"dictionaryFirst = %@", dictionaryFirst);NSDictionary *dictionarySecond = @{@"name":@12, @"age":@11, @"sex":@"女"};Person *personSecond = [[Person alloc] init];[personSecond setValuesForKeysWithDictionary:dictionarySecond];NSLog(@"name = %@, age = %ld, sex = %@",personSecond.name, (long)personSecond.age, personSecond.sex);

字典转模型

如果model属性和dic不匹配，可以重写方法-(void)setValue:(id)value forUndefinedKey:(NSString *)key。

//StudentModel.h
@interface StudentModel : NSObject@property (nonatomic, strong) NSString *name;
@property (nonatomic, strong) NSString *age;
@property (nonatomic, strong) NSString *studentSex;@end@implementation StudentModel- (void)setValue:(id)value forUndefinedKey:(NSString *)key
{if([key isEqualToString:@"sex"]) {self.studentSex = (NSString *)value;}
}@end

在这里插入图片描述

模型转字典

在这里插入图片描述

KVO

简单介绍

KVO的全称是KeyValueObserving，俗称“键值监听"，可以用于监听某个对象属性值的改变；

KVO是苹果提供的在套事件通知机制。KVO和NSNotificationCenter都是iOS中观察者模式的一种实现，区别是：NSNotificationCenter可以是一对多的关系，而KVO是一对一的；

KVO的使用

KVO使用步骤

注册KVO监听
通过[addObserver:forKeyPath:options:context:]方法注册KVO，这样可以接收到keyPath属性的变化事件；

observer：观察者，监听属性变化的对象。该对象必须实现observeValueForKeyPath:ofObject:change:context: 方法。
keyPath：要观察的属性名称。要和属性声明的名称一致。
options：回调方法中收到被观察者的属性的旧值或新值等，对KVO机制进行配置，修改KVO通知的时机以及通知的内容
context：传入任意类型的对象，在"接收消息回调"的代码中可以接收到这个对象，是KVO中的一种传值方式。
KVO监听实现
通过方法[observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:]实现KVO的监听；

keyPath：被观察对象的属性
object：被观察的对象
change：字典，存放相关的值，根据options传入的枚举来返回新值旧值
context：注册观察者的时候，context传递过来的值
移除KVO监听
在不需要监听的时候，通过方法[removeObserver:forKeyPath:]，移除监听；

KVO传值

可以通过方法context传入任意类型的对象，在接收消息回调的代码中可以接收到这个对象，是KVO中的一种传值方式。
通过KVO在Model和Controller之间进行通信。

其它

如果想控制当前对象的自动调用过程，也就是由上面两个方法发起的KVO调用，则可以重写下面方法。方法返回YES则表示可以调用相关对象的监听事件，如果返回NO则表示不可以调用相关对象的监听事件。

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

这样我们该类的name属性就算变化了也不会调用监听事件了！注意：这个函数必须要定义在你不想调用的类中，这样才表示你不想监听该类的name属性。

注意

调用[removeObserver:forKeyPath:]需要在观察者消失之前，否则会导致Crash。
在调用addObserver方法后，KVO并不会对观察者进行强引用，所以需要注意观察者的生命周期，否则会导致观察者被释放带来的Crash。
观察者需要实现observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法，当KVO事件到来时会调用这个方法，如果没有实现会导致Crash。
KVO的addObserver和removeObserver需要是成对的，如果重复remove则会导致NSRangeException类型的Crash，如果忘记remove则会在观察者释放后再次接收到KVO回调时Crash。
在调用KVO时需要传入一个keyPath，由于keyPath是字符串的形式，所以其对应的属性发生改变后，字符串没有改变容易导致Crash。我们可以利用系统的反射机制将keyPath反射出来，这样编译器可以在@selector()中进行合法性检查。

KVO原理

KVO的本质是改变setter方法的调用：

1、利用Runtime API动态生成一个子类NSKVONotifying_XXX，并且让instance对象的isa指向这个全新的子类，NSKVONotifying_XXX的superclass指针指向原来的类；
2、当修改instance对象的属性时，会调用Foundation的_NSSetXXXValueAndNotify函数；
验证
先定义一个person类：

//person.h
#import <Foundation/Foundation.h>@interface Person : NSObject@property (nonatomic, strong) NSString *name;
@property (assign) NSInteger age;
- (void)printInfo;
@end//person.m
#import "Person.h"
#import <objc/runtime.h>@implementation Person- (void)printInfo {NSLog(@"isa:%@, super class:%@", NSStringFromClass(object_getClass(self)),class_getSuperclass(object_getClass(self)));NSLog(@"self:%@, [self superclass]:%@", self, [self superclass]);NSLog(@"age setter function pointer:%p", class_getMethodImplementation(object_getClass(self), @selector(setAge:)));NSLog(@"name setter function pointer:%p", class_getMethodImplementation(object_getClass(self), @selector(setName:)));NSLog(@"printInfo function pointer:%p", class_getMethodImplementation(object_getClass(self), @selector(printInfo)));
}@end

添加监听和移除监听：

self.myPerson = [[Person alloc] init];self.myPerson.name = @"p1";//打印监听前类信息[self.myPerson printInfo];// KVO是监听对象的属性值的改变的[self.myPerson addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];self.myPerson.name = @"123";//打印监听后类信息[self.myPerson printInfo];[self.myPerson removeObserver:self forKeyPath:@"name"];//打印移除监听后类信息[self.myPerson printInfo];

通过输出结果发现，其监听之后确实创建了一个中间类NSKVONotifying_Person，并且其监听属性的setter方法的地址还发生了改变，通过上边所说应该是重写了原来类的setter方法，从而达到了监听的目的。在我们移除监听之后，该类的isa又恢复指向为原来的类了，说明在监听的时候它就会创建一个中间类，监听结束之后就会撤销中间类，并且在我们监听的时候，该类的其他属性的setter地址也没有变化，我们大约能够推断出，他应该会通过superClass指针来获取之前的setter地址，为其赋值，因为superClass指向的还是原来的类。

_NSSetXXXValueAndNotify的内部实现原理

先调用willChangeValueForKey方法，
再调用父类原来的setter方法
最后调用didChangeValueForKey，其内部会触发监听器（Oberser）的监听方法（observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:）;

我们在之前的willChangeValueForKey方法和didChangeValueForKey方法中间添加了输出信息，通过在控制台的输出，我们就能看到监听类的setter方法调用确实如上所说，并且监听事件还是在didChangeValueForKey方法中进行调用的，所以我们大胆推断didChangeValueForKey方法实现大概是这样的：

综上总结，监听属性的setter方法会被中间类重写，并且重写后的结构大概是这样：在这里插入图片描述

手动调用KVO

我们大概知道了KVO的原理之后，那么我们想自己实现手动调用KVO岂不是手到擒来。步骤如下：

1、修改类方法automaticallyNotifiesObserversForKey的返回值;
2、调用KVO主要依靠两个方法，在属性发生改变之前调用willChangeValueForKey方法，在发生改变之后调用didChangeValueForKey方法即可；

注意

当观对象移除所有的监听后，会将观察对象的isa指向原来的类。
当观察对象的监听全部移除后，动态生成的类不会注销，而是留在下次观察的时候在用，避免反复创建中间子类。

KVO的所作所为

  • 在设置监听的时候，runtime动态的创建该类的子类，并重写了其setter方法。
  • class方法屏蔽内部实现隐藏了类的存在，避免开发者造成困扰。如果不重写class方法的话，会沿着继承链找到NSObject类中，而class的实现是返回了当前对象所属的类。
  • 重写了dealloc，进行一些释放收尾工作。
  • 添加_isKVO变量，判断是否被KVO动态生成子类。

KVO关键

isa-swizzling（类指针交换）就是把当前某个实例对象的isa指针指向一个新建造的中间类，在这个新建造的中间类上面做hook方法或者别的事情，这样不会影响这个类的其他实例对象，仅仅影响当前的实例对象。在这里插入图片描述

isa混写之后如何调用方法？

调用监听的属性设置方法，例如setAge：，都会先调用NSKVONotify_Person对应的属性设置方法。
调用非监听属性设置方法，如test，会通过NSKVONotify_Person的superclass来找到Person类对象，再调用起[Person test]方法。

为什么重写class方法？

如果没有重写class方法，当该对象调用class方法时，会在自己的方法缓存列表、方法列表、父类缓存、方法列表一直向上去查找该方法，因为class方法是NSObject中的方法，如果不重写最终可能会返回NSKVONotifying_Person，就会将该类暴露出来。

遇到的问题

直接修改成员变量的值，会不会触发KVO？
不会，KVO的本质是生成一个子类，重写父类的setter方法，在新的setter方法里面调用Foundation的_NSSetXXXValueAndNotify函数，直接修改成员变量的值，不会执行setter，所以不会触发KVO。

KVC修改属性会触发KVO吗？
会的 ，尽管setvalue:forkey:方法不一定会触发instance实例对象的setter：方法，但是setvalue:forkey:在更改成员变量值的时候，会手动调用willchangevalueforkey、didchangevalueforkey，会触发监听器的回调方法。
KVO与代理的效率问题？
KVO的效率比代理的效率低，因为KVO需要动态地生成这个类的子类NSKVONotifying_className，耗时。
为什么KVC总提到对象的成员变量，而不是属性呢？
如果是属性的话，系统自动帮我们实现了set方法，所以KVC总是可以找到它需要的setKey:方法。如果是成员变量，系统就不会为你实现set方法了
KVO怎么监听数组的元素变化？
我们可以通过KVC来对数组进行添加元素的操作，这样就可以监听到了。通过KVC的mutableArrayValueForKey:等方法获得代理对象，当代理对象的内部对象发生改变时，会回调KVO监听的方法。集合对象包含NSArray和NSSet。
它的原理是，你调用的mutableArrayValueForKey会调用willchangevalueforkey和didchangevalueforkey，触发了KVO的监听。

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