窺探iOS底層實現-- KVO/KVC的本質
窺探iOS底層實現--OC物件的分類:instance、class、meta-calss物件的isa和superclass - 掘金
...
一. KVO的實現原理
面試題:
KVO相關:
1. iOS用什麼方式來實現對一個物件的KVO?(KVO的本質是什麼?)
2. 如何手動出發KVO?
3. 直接修改成員變數會觸發KVO麼?
KVC相關:
1. 通過KVC修改屬性會觸發KVO麼?
2. KVC的賦值和取值過程是怎樣的?原理是什麼?
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1. 什麼是KVO?
KVO的全稱是Key-Value Observing,俗稱"鍵值監聽",可以用於監聽摸個物件屬性值得改變。
複製程式碼
比如我們要監聽MJPerson中的age屬性,我們就建立一個observer用來監聽age的變化,當我們age一旦發生改變,機會通知observer。
2. KVO簡單的實現
我們先簡單的回顧一下 KVO的程式碼實現。
///> DLPerson.h 檔案
#import <Foundation/Foundation.h>
NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN
@interface DLPerson : NSObject
@property (nonatomic, assign) int age;
@end
NS_ASSUME_NONNULL_END
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///> ViewController.m 檔案
#import "ViewController.h"
#import "DLPerson.h"
@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) DLPerson *person1;
@property (nonatomic, strong) DLPerson *person2;
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
self.person1 = [[DLPerson alloc]init];
self.person1.age = 1;
self.person2 = [[DLPerson alloc]init];
self.person2.age = 2;
///> person1新增kvo監聽
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
}
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
self.person1.age = 20;
self.person2.age = 30;
}
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
NSLog(@"監聽到了%@的%@屬性發生了改變%@",object,keyPath,change);
}
- (void)dealloc{
///> 使用結束後記得移除
[self.person1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}
@end
@end
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輸出結果:
監聽到了<DLPerson: 0x6000033d4e40>的age屬性發生了改變- {
kind = 1;
new = 20;
old = 1;
}
///> 因為我們只監聽了person1 所以只會輸出person1的改變。
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3. KVO存在的疑問
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
// self.person1.age = 20;
[self.person1 setAge:20]; ///> 等同於self.person1.age = 20;
self.person2.age = 30;
[self.person2 setAge:20];///> 等同於self.person2.age = 20;
}
複製程式碼
因為當我們在DLPerson中使用@property聲名一個屬性的時候會自動生成聲名屬性的set和get方法。如下程式碼:
///> DLPerson.m檔案
#import "DLPerson.h"
@implementation DLPerson
- (void)setAge:(int)age{
_age = age;
}
- (int)age{
return _age;
}
@end
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既然person1和person2的本質都是在呼叫set方法,就一定都會走在DLPerson類中的setAge這個方法。
那麼問題來了,同樣走的是DLPerson類中的setAge方法,為什麼person1就會走到
- (void)observeValueForKeyPath:(nullable NSString *)keyPath ofObject:(nullable id)object change:(nullable NSDictionary<NSKeyValueChangeKey, id> *)change context:(nullable void *)context;
複製程式碼
方法中而person2就不會呢?
4. KVO的本質分析
如果不是很瞭解OC物件的isa指標相關知識的同學,建議先請前往窺探iOS底層實現--OC物件的分類:instance、class、meta-calss物件的isa和superclass - 掘金 文章瞭解一下先。
接下來我們探究一下兩個物件的本質,首先我們person1和person2的isa打印出來檢視一下他們的例項物件isa指向的類物件是什麼?
我們會發現person1的isa指標打印出的是: NSKVONotifying_DLPerson而person2的isa指標打印出來的是: DLPerson
person1和person2都是例項物件 所以person1和person2的isa指標指向的都是類物件,
所以說,如果物件沒有新增KVO監聽那麼它的isa指向的就是自己原來的類物件,如下圖
person2.isa == DLPerson
複製程式碼
當一個物件添加了KVO的監聽時,當前物件的isa指標指向的就不是你原來的類,指向的是另外一個類物件,如下圖
person1.isa == NSKVONotifying_DLPerson
複製程式碼
-
NSKVONotifying_DLPerson類是 Runtime動態建立的一個類,在程式執行的過程中產生的一個新的類。
-
NSKVONotifying_DLPerson類是DLPerson的一個子類。
-
NSKVONotifying_DLPerson類存在自己的 setAge:、class、dealloc、isKVOA...方法。
當我們DLperson的例項物件呼叫setAge方法時,
例項物件的isa指標找到類物件,然後在類類物件中尋找相應的物件方法,如果有則呼叫,
如果沒有則去superclass指向的父類物件中尋找相應的物件方法,如果有則呼叫,
如果未找到相應的物件方法則會報:unrecognized selector sent to instance 錯誤
-
由於上圖可分析出我們的person1的isa指標指向的類物件是NSKVONotifying_DLPerson,並且NSKVONotifying_DLPerson中還帶有setAge: 方法,所以:
///> person1的setAge方法走的是NSKVONotifying_DLPerson類中的setAge方法, ///> 並且在KVO監聽中實現了[superclass setAge:age];, [self.person1 setAge:20]; ///> person2的setAge方法走的是DLPerson中的setAge:方法, [self.person2 setAge:30]; 複製程式碼
上次程式碼所示,兩個例項物件person1和person2都走了DLPerson的setAge:方法,只是添加了KVO的person1在自己的setAge方法中添加了
其他操作
。 -
其他操作猜想 虛擬碼!:
///> NSKVONotifying_DLPerson.m 檔案 #import "NSKVONotifying_DLPerson.h" @implementation NSKVONotifying_DLPerson - (void)setAge:(int)age{ _NSSetIntValueAndNotify(); ///> 文章末尾 知識點補充小結有此方法來源 } void _NSSetIntValueAndNotify(){ [self willChangeValueForKey:@"age"]; [super setAge:age]; [self didChangeValueForKey:@"age"]; } - (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key{ ///> 通知監聽器 key發生了改變 [observe observeValueForKeyPath:key ofObject:self change:nil context:nil]; } @end 複製程式碼
_NSSetIntValueAndNotify(); ///> 文章末尾 知識點補充小結有此方法來源
5. KVO的呼叫順序
由於我們的NSKVONotifying_DLPerson類不能參與編譯所以可以在 DLPerson.m中重寫它父類的方法程式碼如下:
///> ViewController.m檔案
#import "ViewController.h"
#import "DLPerson.h"
@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) DLPerson *person1;
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
self.person1 = [[DLPerson alloc]init];
self.person1.age = 10;
///> person1新增kvo監聽
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
}
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
[self.person1 setAge:20];
}
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
NSLog(@"監聽到了%@的%@屬性發生了改變%@",object,keyPath,change);
}
- (void)dealloc{
///> 使用結束後記得移除
[self.person1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}
@end
複製程式碼
///> DLPerson.m檔案
#import "DLPerson.h"
@implementation DLPerson
- (void)setAge:(int)age{
_age = age;
}
- (void)willChangeValueForKey:(NSString *)key{
[super willChangeValueForKey:key];
NSLog(@"willChangeValueForKey");
}
- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key{
NSLog(@"didChangeValueForKey - begin");
[super didChangeValueForKey:key];
NSLog(@"didChangeValueForKey - end");
}
@end
複製程式碼
輸出結果:
willChangeValueForKey
didChangeValueForKey - begin
監聽到了<DLPerson: 0x60000041afe0>的age屬性發生了改變{
kind = 1;
new = 20;
old = 10;
}
didChangeValueForKey - end
複製程式碼
- 呼叫willChangeValueForKey:
- 呼叫原來的setter實現
- 呼叫didChangeValueForKey:
總結:didChangeValueForKey:內部會呼叫observer的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法
二. KVC的實現原理
1. 什麼是KVC?
KVC的全稱key - value - coding,俗稱"鍵值編碼",可以通過key來訪問某個屬性
複製程式碼
常見的API有:
- (void)setValue:(id)value forKey:(NSString *)key;
- (void)setValue:(id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath;
- (id)valueForKey:(NSString *)key;
- (id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath;
複製程式碼
簡單的程式碼實現: DLPerson 和 DLCat
///> DLPersin.h 檔案
#import <Foundation/Foundation.h>
NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN
/**
DLCat
*/
@interface DLCat : NSObject
@property (nonatomic, assign) int weight;
@end
/**
DLPerson
*/
@interface DLPerson : NSObject
@property (nonatomic, assign) int age;
@property (nonatomic, strong) DLCat *cat;
@end
NS_ASSUME_NONNULL_END
複製程式碼
1.1 - (void)setValue:(id)value forKey:(NSString *)key;
///> ViewController.m 檔案
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
DLPerson *person = [[DLPerson alloc]init];
[person setValue:@20 forKey:@"age"];
NSLog(@"%d",person.age);
}
複製程式碼
1.1 - (void)setValue:(id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath;
///> ViewController.m 檔案
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
DLPerson *person = [[DLPerson alloc]init];
person.cat = [[DLCat alloc]init];
[person setValue:@20 forKeyPath:@"cat.weight"];
NSLog(@"%d",person.age);
NSLog(@"%d",person.cat.weight);
}
複製程式碼
setValue:(id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath
和 setValue:(id)value forKey:(NSString *)key
的區別:
- keyPath 相當於根據路徑去尋找屬性,一層一層往下找,
- key 是直接哪去屬性的名字設定,如果按路徑找會報錯
1.3 - (id)valueForKey:(NSString *)key;
///> ViewController.m 檔案
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
DLPerson *person = [[DLPerson alloc]init];
person.age = 10;
NSLog(@"%@",[person valueForKey:@"age"]);
}
複製程式碼
1.4 - (id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath;
///> ViewController.m 檔案
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
DLPerson *person = [[DLPerson alloc]init];
person.age = 10;
NSLog(@"%@",[person valueForKey:@"cat.weight"]);
}
複製程式碼
(id)valueForKey:(NSString *)key;
和 (id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath
的區別:
- 同理1.2-1.3
2. setValue:forKey:的原理
- 當我們設定setValue:forKey:時
- 首先會查詢setKey:、_setKey: (按順序查詢)
- 如果有直接呼叫
- 如果沒有,先檢視accessInstanceVariablesDirectly方法
+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly{ return YES; ///> 可以直接訪問成員變數 // return NO; ///> 不可以直接訪問成員變數, ///> 直接訪問會報NSUnkonwKeyException錯誤 } 複製程式碼
- 如果可以訪問會按照 _key、_isKey、key、iskey的順序查詢成員變數
- 找到直接複製
- 未找到報錯NSUnkonwKeyException錯誤
_key、_isKey、key、iskey複製順序
///> DLPerson.h 檔案
@interface DLPerson : NSObject{
@public
int _age;
int _isAge;
int age;
int isAge;
}
@end
複製程式碼
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
self.person1 = [[DLPerson alloc]init];
///> person1新增kvo監聽
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
///> 通過KVC修改person.age的值
[self.person1 setValue:@20 forKey:@"age"];
NSLog(@"------");
}
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
NSLog(@"監聽到了%@的%@屬性發生了改變%@",object,keyPath,change);
}
- (void)dealloc{
///> 使用結束後記得移除
[self.person1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}
複製程式碼
- 在NSLog(@"------");位置打下短點註釋方式去檢視各個值得複製順序
- 然後在控制檯中檢視複製查詢的順序就OK了,
- DLPerson檔案中的順序即使是調換了也無所謂。
3. valueForKey:的原理
- kvc取值按照 getKey、key、iskey、_key 順序查詢方法
- 存在直接呼叫
- 沒找到同樣,先檢視accessInstanceVariablesDirectly方法
+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly{ return YES; ///> 可以直接訪問成員變數 // return NO; ///> 不可以直接訪問成員變數, ///> 直接訪問會報NSUnkonwKeyException錯誤 } 複製程式碼
- 如果可以訪問會按照 _key、_isKey、key、iskey的順序查詢成員變數
- 找到直接複製
- 未找到報錯NSUnkonwKeyException錯誤
三. 知識點補充
1. _NSSetIntValueAndNotify();方法來源
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
self.person1 = [[DLPerson alloc]init];
self.person1.age = 10;
self.person2 = [[DLPerson alloc]init];
self.person2.age = 20;
///> person1新增kvo監聽
NSLog(@"person新增KVO之前 - person1:%@, person2:%@",object_getClass(self.person1), object_getClass(self.person2));
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
NSLog(@"person新增KVO之前 - person1:%@, person2:%@",object_getClass(self.person1), object_getClass(self.person2));
}
複製程式碼
輸出結果:
person新增KVO之前 - person1:DLPerson, person2:DLPerson
person新增KVO之後 - person1:NSKVONotifying_DLPerson, person2:DLPerson
複製程式碼
由此可見在沒有 為person1新增KVO之前 person1.isa指標仍然是DLPerson
那麼我們就可以使用- (IMP)methodForSelector:(SEL)aSelector;去檢視實現方法的地址,的具體方法程式碼如下:
///> person1新增kvo監聽
NSLog(@"person新增KVO之前 - person1:%p, person2:%p \n",[self.person1 methodForSelector:@selector(setAge:)], [self.person2 methodForSelector:@selector(setAge:)]);
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
NSLog(@"person新增KVO之後 - person1:%p, person2:%p \n",[self.person1 methodForSelector:@selector(setAge:)], [self.person2 methodForSelector:@selector(setAge:)]);
}
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輸出結果:
person新增KVO之前 - person1:0x10852a560, person2:0x10852a560
person新增KVO之後 - person1:0x108883fc2, person2:0x10852a560
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由此可見,在新增之前person1和person2實現的setAge方法是一個,新增之後person1的setAge方法就有了變化。
然後我們打入短點去檢視實現的方法:
在控制檯中使用p (IMP)方法地址
來列印得到方法的名稱。 所以我們在新增KVO之後的
setAge:
方法呼叫了
_NSSetIntValueAndNotify()
。
如果定義的屬性是型別是double則呼叫的是_NSSetDoubleValueAndNotify()
大家可以自己測試一下。
此方法在Foundtion框架中有對應的
NSSetDoubleValueAndNotify()
NSSetIntValueAndNotify()
NSSetCharValueAndNotify()
...
複製程式碼
目前還未深入接觸到逆向工程。等以後學到了在給大家詳解解釋吧。
2. NSKVONotifying_DLPerson的isa指標指向哪裡?
在 KVO的本質分析 中我們得知,添加了KVO監聽的例項物件isa指標指向了NSKVONotifying_DLPerson類, 那麼NSKVONotifying_DLPerson的isa指標的指向?
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
self.person1 = [[DLPerson alloc]init];
self.person1.age = 10;
self.person2 = [[DLPerson alloc]init];
self.person2.age = 20;
///> person1新增kvo監聽
NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
[self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:nil];
NSLog(@"類物件 - person1: %@<%p> person2: %@<%p>",
object_getClass(self.person1), ///> self.person1.isa 類名
object_getClass(self.person1), ///> self.person1.isa
object_getClass(self.person2), ///> self.person1.isa 類名
object_getClass(self.person2) ///> self.person1.isa
);
NSLog(@"元類物件 - person1: %@<%p> person2: %@<%p>",
object_getClass(object_getClass(self.person1)), ///> self.person1.isa.isa 類名
object_getClass(object_getClass(self.person1)), ///> self.person1.isa.isa
object_getClass(object_getClass(self.person2)), ///> self.person2.isa.isa 類名
object_getClass(object_getClass(self.person2)) ///> self.person2.isa.isa
);
}
複製程式碼
輸出結果:
類物件 - person1: NSKVONotifying_DLPerson<0x6000002cef40> person2: DLPerson<0x1002c9048>
元類物件 - person1: NSKVONotifying_DLPerson<0x6000002cf210> person2: DLPerson<0x1002c9020>
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結果發現:每一個類物件的地址是不一樣的,而且元類物件的地址也不一樣的,所以我們可以認為 NSKVONotifying_DLPerson類有自己的元類物件, NSKVONotifying_DLPerson.isa指向著自己的元類物件。
四. 面試題答案
-
iOS用什麼方式實現對一個物件的KVO?(KVO的本質是什麼?)
利用RuntimeAPI動態生成一個子類,並且讓instance物件的isa指向這個全新的子類 當修改instance物件的屬性時,會呼叫Foundation的_NSSetXXXValueAndNotify函式 willChangeValueForKey: 父類原來的setter didChangeValueForKey: 內部會觸發監聽器(Oberser)的監聽方法(observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:) 複製程式碼
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如何手動觸發KVO?
手動呼叫willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey: 複製程式碼
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直接修改成員變數會觸發KVO麼?
不會觸發KVO,因為直接修改成員變數並沒有走set方法。 複製程式碼
KVC相關:
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通過KVC修改屬性會觸發KVO麼?
會觸發KVO,如上流程圖 複製程式碼
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KVC的賦值和取值過程是怎樣的?原理是什麼?
如上流程圖複製程式碼