(摘抄整理纠错)KVO回调机制 俗称黑魔法

看看了cocoachina的文章突然想自己来研究一下,研究后发现cocoachina中说也不完全准确。http://www.cocoachina.com/ios/20151215/14695.html

修正后如下: 在IOS中许多机制来供我们来进行回调,说起回调那么久多说两句: 包括:协议(delegate),KVO,block,addtager等 单说KVO这个有趣的机制能在很多情况下,来解决我们的实际问题,特别是随机触发事件。

使用对于我们来说已经不存在问题,我们来关心更深入的底层东西:

编译器如何完成监听这个任务尼?

苹果文档给出了描述:Automatic key-value observing is implemented using a technique called isa-swizzling... When an observer is registered for an attribute of an object the isa pointer of the observed object is modified, pointing to an intermediate class rather than at the true class .. 简单理解是这样的:我们对某个对象完成监听的注册后,isa这个指针指向一个新生成的中间类,编译器会监听这个中间类,从某个意义上来说,这是一个骗局。 类的结构:

typedef struct objc_class *Class;

typedef struct objc_object

{

Class isa;

} *id;

这里说明一下isa这个指针, isa是一个指向Class类指针(专业术语是指向元类,pointer to the metaclass),用来指向类的类型,我们可以通过object_getClass方法来获取这个值; 正常来说,class方法内部的实现就是获取这个isa指针代表的元类(metaclass),但在kvo机制中苹果注册监听对象后 通过objc_allocateClassPair动态重新创建了一个新类和元类,此时object_getClass()获取的事就是不适原来isa而是是新建的元类 参见苹果文档:Creates a new class and metaclass.You can get a pointer to the new metaclass by calling object_getClass(newClass))。

另外备注下[self class]和object_getClass(self)可是不一样的,具体什么不一样参考:http://stackoverflow.com/questions/15906130/object-getclassobj-and-obj-class-give-different-results(一个返回的是类,一个是实例,能一样吗?)

在oc中,规定只要拥有isa指针的变量,通通都属于对象。 最上边的代码 objc_object就是我们常用的基类NSObject的结构体。因此oc不允许非NSObject子类的对象(block例外),原因 你当然懂,如果出现了非这样类,苹果的好多机制就成摆设了,不是变成C++了吗?

苹果没有说具体的细节,那么我们通过实验来一点点扣出其中的KVO运行奥秘。 具体做法原理如下: 既然说监听后改变isa的指针,那么我们就来输出监听前后isa的对象对比,来进一步探秘kvo。

例如: 监听前:

NSLog(@"address: %p", self);

NSLog(@"class method: %@", self.class);

NSLog(@"description method: %@", self.description);

NSLog(@"use runtime to get class: %@", object_getClass(self));

[self addObserver: self forKeyPath: @"view" options: NSKeyValueObservingOptionNew context: nil];

监听后:

NSLog(@"address: %p", self);

NSLog(@"class method: %@", self.class);

NSLog(@"description method: %@", self.description);

NSLog(@"use runtime to get class %@", object_getClass(self));

address: 0x7f927a81d200

class method: UITableView

description method:

use runtime to get class: UIViewController

===================================================

address: 0x7f927a81d200

class method: UITableView

description method:

use runtime to get class NSKVONotifying_UIViewController

除了通过object_getClass获取的类型之外,其他的输出没有任何变化;另外,我们还看到了新类相对于self类添加了一个NSKVONotifying_前缀,添加这个前缀是为了避免多次创建监听子类,节省资源。

那么怎么实现类似的效果尼? 既然知道了苹果的实现过程,那么我们可以自己动手通过运行时机制来实现KVO。runtime允许我们在程序运行时动态的创建新类、拓展方法、method-swizzling、绑定属性等等这些有趣的事情。

在创建新类之前,我们应该学习苹果的做法,判断当前是否存在这个类,如果不存在我们再进行创建,并且重新实现这个新类的class方法来掩盖具体实现。基于这些原则,我们用下面的方法来获取新类

(Class)createKVOClassWithOriginalClassName: (NSString *)className { NSString * kvoClassName = [kLXDkvoClassPrefix stringByAppendingString: className]; Class observedClass = NSClassFromString(kvoClassName); if (observedClass) { return observedClass; } //创建新类,并且添加LXDObserver_为类名新前缀 Class originalClass = object_getClass(self); Class kvoClass = objc_allocateClassPair(originalClass, kvoClassName.UTF8String, 0); //获取监听对象的class方法实现代码,然后替换新建类的class实现 Method classMethod = class_getInstanceMethod(originalClass, @selector(class)); const char * types = method_getTypeEncoding(classMethod); class_addMethod(kvoClass, @selector(class), (IMP)kvo_Class, types); objc_registerClassPair(kvoClass); return kvoClass; } 另外,在判断是否需要中间类来完成监听的注册前,我们还要判断监听的属性的有效性。通过获取变量的setter方法名(将首字母大写并加上前缀set),以此来获取setter实现,如果不存在实现代码,则抛出异常使程序崩溃。

SEL setterSelector = NSSelectorFromString(setterForGetter(key)); Method setterMethod = class_getInstanceMethod([self class], setterSelector); if (!setterMethod) { @throw [NSException exceptionWithName: NSInvalidArgumentException reason: [NSString stringWithFormat: @"unrecognized selector sent to instance %p", self] userInfo: nil]; return; } Class observedClass = object_getClass(self); NSString * className = NSStringFromClass(observedClass); //如果被监听者没有LXDObserver_,那么判断是否需要创建新类 if (![className hasPrefix: kLXDkvoClassPrefix]) { observedClass = [self createKVOClassWithOriginalClassName: className]; object_setClass(self, observedClass); } //重新实现setter方法,使其完成 const char * types = method_getTypeEncoding(setterMethod); class_addMethod(observedClass, setterSelector, (IMP)KVO_setter, types); 在重新实现setter方法的时候,有两个重要的方法:willChangeValueForKey和didChangeValueForKey,分别在赋值前后进行调用。此外,还要遍历所有的回调监听者,然后通知这些监听者:

static void KVO_setter(id self, SEL _cmd, id newValue) { NSString * setterName = NSStringFromSelector(_cmd); NSString * getterName = getterForSetter(setterName); if (!getterName) { @throw [NSException exceptionWithName: NSInvalidArgumentException reason: [NSString stringWithFormat: @"unrecognized selector sent to instance %p", self] userInfo: nil]; return; } id oldValue = [self valueForKey: getterName]; struct objc_super superClass = { .receiver = self, .super_class = class_getSuperclass(object_getClass(self)) }; [self willChangeValueForKey: getterName]; void (*objc_msgSendSuperKVO)(void *, SEL, id) = (void *)objc_msgSendSuper; objc_msgSendSuperKVO(&superClass, _cmd, newValue); [self didChangeValueForKey: getterName]; //获取所有监听回调对象进行回调 NSMutableArray * observers = objc_getAssociatedObject(self, (__bridge const void *)kLXDkvoAssiociateObserver); for (LXD_ObserverInfo * info in observers) { if ([info.key isEqualToString: getterName]) {

dispatch_async(dispatch_queue_create(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{ info.handler(self, getterName, oldValue, newValue); }); } } } 所有的监听者通过动态绑定的方式将其存储起来,但这样也会产生强引用,所以我们还需要提供释放监听的方法:

(void)LXD_removeObserver:(NSObject *)object forKey:(NSString *)key { NSMutableArray * observers = objc_getAssociatedObject(self, (__bridge void *)kLXDkvoAssiociateObserver); LXD_ObserverInfo * observerRemoved = nil; for (LXD_ObserverInfo * observerInfo in observers) { if (observerInfo.observer == object && [observerInfo.key isEqualToString: key]) { observerRemoved = observerInfo; break; } } [observers removeObject: observerRemoved]; } 虽然上面已经粗略的实现了kvo,并且我们还能自定义回调方式。使用target-action或者block的方式进行回调会比单一的系统回调要全面的多。但kvo真正的实现并没有这么简单,上述代码目前只能实现对象类型的监听,基本类型无法监听,况且还有keyPath可以监听对象的成员对象的属性这种更强大的功能。

尾言

对于基本类型的监听,苹果可能是通过void *类型对对象进行桥接转换,然后直接获取内存,通过type encoding我们可以获取所有setter对象的具体类型,虽然实现比较麻烦,但是确实能够达成类似的效果。

钻研kvo的实现可以让我们对苹果的代码实现有更深层次的了解,这些知识涉及到了更深层次的技术,探究它们对我们的开发视野有着很重要的作用。同时,对比其他的回调方式,KVO的实现在创建子类、重写方法等等方面的内存消耗是很巨大的,因此博主更加推荐使用delegate、block等回调方式,甚至直接使用method-swizzling来替换这种重写setter方式也是可行的。

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