一、概述

  KVO（全称：Key-Value Observing），也叫键值监听，是一种观察者设计模式。它提供一种机制。也就是当KVO监听某一个对象时，一旦指定的对象的属性被修改后，则其观察者就会接受到通知，进而做出相应的动作。简单的说就是每次指定的被观察的对象的属性被修改后，KVO就会自动通知相应的观察者了。

  打个比方，有两个对象A和B，B中有某一个属性D，A观察了B中属性D，当属性D发生变化的时候，A收到回调而回调方法中有新的值或者旧的值。

  KVO其实也是“观察者”设计模式的一种应用。这种模式有利于两个类间的解耦合，尤其是对于 业务逻辑与视图控制 这两个功能的解耦合

二、KVO基本原理

1.KVO是基于runtime机制实现的
2.当某个类的属性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方法内实现真正的通知机制
3.如果原类为Person，那么生成的派生类名为NSKVONotifying_Person
4.每个类对象中都有一个isa指针指向当前类，当一个类对象的第一次被观察，那么系统会偷偷将isa指针指向动态生成的派生类，从而在给被监控属性赋值时执行的是派生类的setter方法
5.键值观察通知依赖于NSObject 的两个方法: willChangeValueForKey: 和 didChangevlueForKey:；在一个被观察属性发生改变之前， willChangeValueForKey:一定会被调用，这就会记录旧的值。而当改变发生后，didChangeValueForKey:会被调用，继而 observeValueForKey:ofObject:change:context: 也会被调用。

三、 KVO深入原理：

1.Apple 使用了 isa 混写（isa-swizzling）来实现 KVO 。当观察对象A时，KVO机制动态创建一个新的名为： NSKVONotifying_A的新类，该类继承自对象A的本类，且KVO为NSKVONotifying_A重写观察属性的setter 方法，setter 方法会负责在调用原 setter 方法之前和之后，通知所有观察对象属性值的更改情况。

2.NSKVONotifying_A类剖析：在这个过程，被观察对象的 isa 指针从指向原来的A类，被KVO机制修改为指向系统新创建的子类 NSKVONotifying_A类，来实现当前类属性值改变的监听；

3.所以当我们从应用层面上看来，完全没有意识到有新的类出现，这是系统“隐瞒”了对KVO的底层实现过程，让我们误以为还是原来的类。但是此时如果我们创建一个新的名为“NSKVONotifying_A”的类()，就会发现系统运行到注册KVO的那段代码时程序就崩溃，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。

4.（isa 指针的作用：每个对象都有isa 指针，指向该对象的类，它告诉 Runtime 系统这个对象的类是什么。所以对象注册为观察者时，isa指针指向新子类，那么这个被观察的对象就神奇地变成新子类的对象（或实例）了。）因而在该对象上对 setter 的调用就会调用已重写的 setter，从而激活键值通知机制。

5.子类setter方法剖析：KVO的键值观察通知依赖于 NSObject 的两个方法:willChangeValueForKey:和 didChangevlueForKey:，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，通知系统该 keyPath 的属性值已经变更；之后,observeValueForKey:ofObject:change:context: 也会被调用。且重写观察属性的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。

NSFileHandle.jpg

KVO原理图

四、实现步骤

1、注册观察者


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

我们来看看每个参数的含义
observer

称为观察者（这里观察self.model对象的属性变化）

keyPath

被观察的属性名称(这里观察 model 中 num 属性值的改变),这个值不能为nil，而且这个值只能是NSString类型

options

观察属性的新值、旧值等的一些配置（枚举值，可以根据需要设置，例如这里可以使用两项）

typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, NSKeyValueObservingOptions) {

  //以字典的形式提供 “更新后新的数据”;

  NSKeyValueObservingOptionNew = 0x01,

  //以字典的形式提供 “初始对象数据”;

  NSKeyValueObservingOptionOld = 0x02,

  //观察最初的值（在注册观察服务时会调用一次触发方法）

  NSKeyValueObservingOptionInitial API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0)) = 0x04,

//分别在值修改前后触发方法（即一次修改有两次触发）
  NSKeyValueObservingOptionPrior API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0)) = 0x08

};

context

上下文，可以为 KVO 的回调方法传值（例如设定为一个放置数据的字典，可以作为移除观察者的标示）

2、实现KVO回调方法


//keyPath:属性名称
//object:被观察的对象
//change:变化前后的值都存储在 change 字典中
//context:注册观察者时，context 传过来的值

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

  if([keyPath isEqualToString:@"num"] && object == model) {
 
      }
      
  }
  
}

3、触发监听

我们设定好接听之后，当改变被监听对象的值时，就可以触发监听回调方法了。但是要注意的是，不能直接使用_变量名直接赋值改变，而应该使用self.变量名对被监听对象值得修改。这一点主要是因为 _变量名只是直接操作对象指针，sel.变量名是调用setter方法操作对象指针，而KVO是通过runtime实现的，必须调用setValue:forKey方法赋值才会触发监听的。

4、移除监听

在监听完成之后，我们必须将监听移除，否则会导致内存溢出

- (void)removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath context:(nullable void *)context API_AVAILABLE(macos(10.7), ios(5.0), watchos(2.0), tvos(9.0));

一般在dealloc方法中调用。这里有一个问题需要了解下，注册和移除是一一对应的，有几个注册就要有几个移除。如果一个类中有多个监听对象，可以有context值来区分。

5、KVO控制是否自动发送通知

我们可以在模型类中添加这样一个方法:(返回YES表示自动发送通知,返回NO表示不自动发送通知)

+ (BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key{

    return NO;
}

而在外部需要调用KVO时,需要在改变属性值的前后加上

[model willChangeValueForKey:@"Value"];
-------
[model didChangeValueForKey:@"Value"];

Demo

接下来我们通过例子来简单的实现KVO

建立观察者模型（建立KVO_Model （NSObject）类）

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface KVO_Model : NSObject

@property (nonatomic,assign)int num;

@property (nonatomic,assign)NSString *age;
@end

注册监听

    self.model = [[KVO_Model alloc]init];
    
    [self.model addObserver:self forKeyPath:@"num" options:NSKeyValueObservingOptionNew|NSKeyValueObservingOptionOld|NSKeyValueObservingOptionInitial|NSKeyValueObservingOptionPrior context:nil];

实现回调方法

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
 
    if([keyPath isEqualToString:@"num"] && object == model) {
        // 响应变化处理：UI更新（label文本改变）
        self.label.text = [NSString stringWithFormat:@"当前的num值为：%@",
                           [change valueForKey:@"new"]];

        for (NSString *key in  change) {
            NSLog(@"\\key :%@ key_value:%@",key,
                  [change valueForKey:key]);
        }
        
    }
    
}

改变被监听对象的值


    //按一次，使num的值+1
    self.model.num = self.model.num + 1;
    
}

移除KVO

- (void)dealloc{
    
    [self.model removeObserver:self forKeyPath:@"num" context:nil];
    
}

模式转换


@implementation KVO_Model

+ (BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key{

    return NO;
}

@end

//按一次，使num的值+1
    [self.model willChangeValueForKey:@"num"];
    self.model.num = self.model.num + 1;
    [self.model didChangeValueForKey:@"num"];

iOS初探KVO
深入理解KVO

iOS -KVO实现原理