深入学习KVC和KVO

深入学习KVC和KVO。研究源码NSKeyValueCoding.h和NSKeyValueObserving.h.在Foundation框架中。

KVC

什么是 KVC？

• KVC 是 Key-Value-Coding 的简称。
• KVC 是一种可以直接通过字符串的名字 key 来访问类属性的机制，而不是通过调用 setter、getter 方法去访问。
• 我们可以通过在运行时动态的访问和修改对象的属性。而不是在编译时确定，KVC 是 iOS 开发中的黑魔法之一。

键值编码（key-value coding）是一种间接更改对象状态的方式。通过传入的字符串（key）查找要更改的对象的状态。查找的规则是，先查找以字符串（key）命名的getter和setter方法。如果没有找到对应的方法，再查找key和_key的实例变量。KVC 是字典转模型，模型转字典的神器

KVC的主要方法

KVC 定义了一种按名称访问对象属性的机制，支持这种访问的主要方法是：

• 设置值
  keyPath包含了key的功能
  key：只能访问当前对象的属性
  keyPath：能利用运算符一层一层往内部访问属性
  对于标量值，会自动进行装箱和拆箱。

// value的值为OC对象，如果是基本数据类型要包装成NSNumber
- (void)setValue:(id)value forKey:(NSString *)key;

// keyPath键路径，类型为xx.xx
- (void)setValue:(id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath;

// 它的默认实现是抛出异常，可以重写这个函数做错误处理。
- (void)setValue:(id)value forUndefinedKey:(NSString *)key;

• 获取值:

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

- (id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath;

// 如果Key不存在，且没有KVC无法搜索到任何和Key有关的字段或者属性，则会调用这个方法，默认是抛出异常
- (id)valueForUndefinedKey:(NSString *)key;

KVC的底层实现

当一个对象调用setValue方法时，方法内部会做以下操作：
①检查是否存在相应key的set方法，如果存在，就调用set方法
②如果set方法不存在，就会查找与key相同名称并且带下划线的成员属性，如果有，则直接给成员属性赋值
③如果没有找到_key,就会查找相同名称的属性key，如果有就直接赋值
④如果还没找到，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。

KVC 与点语法比较

用 KVC 访问属性和用点语法访问属性的区别：

• 用点语法编译器会做预编译检查，访问不存在的属性编译器会报错，但是用 KVC 方式编译器无法做检查，如果有错误只能运行的时候才能发现（crash）。
• 相比点语法用 KVC 方式 KVC 的效率会稍低一点，但是灵活，可以在程序运行时决定访问哪些属性。
• 用 KVC 可以访问对象的私有成员变量。

应用

字典转模型

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

KVC 总结

键值编码是一种间接访问对象的属性使用字符串来标识属性，而不是通过调用存取方法直接或通过实例变量访问的机制，非对象类型的变量将被自动封装或者解封成对象，很多情况下会简化程序代码。

优点：

• 不需要通过 setter、getter 方法去访问对象的属性，
• 可以访问私有成员变量的值，可以间接修改私有变量的值。—重点
• 可以轻松处理集合类(NSArray)。

缺点：

• 一旦使用KVC你的编译器无法检查出错误，即不会对设置的键、键值路径进行错误检查。
• 执行效率要低于 setter 和 getter 方法。因为使用 KVC 键值编码，它必须先解析字符串，然后在设置或者访问对象的实例变量。
• 使用 KVC 会破坏类的封装性。

KVO

KVO 是 Key-Value-Observing 的简称。在Foundation框架中的NSKeyValueObserver.h文件中。

KVO 是一个观察者模式。观察一个对象的属性，注册一个指定的路径，若这个对象的的属性被修改，则 KVO 会自动通知观察者。

更通俗的话来说就是任何对象都允许观察其他对象的属性，并且可以接收其他对象状态变化的通知。

1.// 注册观察者，实施监听；
[self.person addObserver:self
              forKeyPath:@"age"
                 options:NSKeyValueObservingOptionNew
                 context:nil];

2.// 回调方法，在这里处理属性发生的变化；
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath
                      ofObject:(id)object
                        change:(NSDictionary<NSString *,id> *)change
                       context:(void *)context


3.// 移除观察者；
[self removeObserver:self forKeyPath:@“age"];

KVO是基于runtime机制实现的
Apple 使用了 isa 搅拌技术（isa-swizzling）来实现的 KVO 。当一个观察者注册对象的一个属性 isa 观察对象的指针被修改，指着一个中间类而不是在真正的类。

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（Person->NSKVONotifying_Person）

当你观察一个对象时，一个新的类会动态被创建。这个类继承自该对象的原本的类，并重写了被观察属性的 setter 方法。自然，重写的 setter 方法会负责在调用原 setter 方法之前和之后，通知所有观察对象值的更改。最后把这个对象的 isa 指针 ( isa 指针告诉 Runtime 系统这个对象的类是什么 ) 指向这个新创建的子类，对象就神奇的变成了新创建的子类的实例。

原来，这个中间类，继承自原本的那个类。不仅如此，Apple 还重写了 -class 方法，企图欺骗我们这个类没有变，就是原本那个类。更具体的信息，去跑一下 Mike Ash 的那篇文章里的代码就能明白，这里就不再重复。

KVO底层实现

KVO-键值观察机制，原理如下：

1.当给A类添加KVO的时候，runtime动态的生成了一个子类NSKVONotifying_A，让A类的isa指针指向NSKVONotifying_A类，重写class方法，隐藏对象真实类信息

2.重写监听属性的setter方法，在setter方法内部调用了Foundation 的 _NSSetObjectValueAndNotify 函数

3._NSSetObjectValueAndNotify函数内部

a) 首先会调用 willChangeValueForKey

b) 然后给属性赋值

c) 最后调用 didChangeValueForKey

d) 最后调用 observer 的 observeValueForKeyPath 去告诉监听器属性值发生了改变 .

4.重写了dealloc做一些 KVO 内存释放

当你观察一个对象时，一个新的类会被动态创建。这个类继承自该对象的原本的类，并重写了被观察属性的 setter 方法。重写的 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：值的更改。最后通过 isa 混写（isa-swizzling） 把这个对象的 isa 指针 (isa 指针告诉 Runtime 系统这个对象的类是什么) 指向这个新创建的子类，对象就神奇的变成了新创建的子类的实例，如下所示：

KVO在调用存取方法之前总是调用 willChangeValueForKey: ，之后总是调用 didChangeValueForkey: 怎么做到的呢?
答案是通过 isa 混写（isa-swizzling）。

第一次对一个对象调用 addObserver:forKeyPath:options:context: 时，框架会创建这个类的新的 KVO 子类，并将被观察对象转换为新子类的对象。在这个 KVO 特殊子类中， Cocoa 创建观察属性的 setter ，大致工作原理如下:

- (void)setNow:(NSDate *)aDate {
   [self willChangeValueForKey:@"now"];
   [super setValue:aDate forKey:@"now"];
   [self didChangeValueForKey:@"now"];
}

这种继承和方法注入是在运行时而不是编译时实现的。这就是正确命名如此重要的原因。只有在使用KVC命名约定时，KVO才能做到这一点。

应用

AFNetworking

在AFN中的AFURLSessionManager中使用了KVO

UIProgressView (AFNetworking)

面试题

1. [※※]addObserver:forKeyPath:options:context:各个参数的作用分别是什么，observer中需要实现哪个方法才能获得KVO回调？

// 添加键值观察
/*
1 观察者，负责处理监听事件的对象
2 观察的属性
3 观察的选项
4 上下文
*/
[self.person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:@"Person Name"];

observer中需要实现一下方法：

// 所有的 kvo 监听到事件，都会调用此方法
/*
 1. 观察的属性
 2. 观察的对象
 3. change 属性变化字典（新／旧）
 4. 上下文，与监听的时候传递的一致
 */
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary *)change context:(void *)context;

2. [※※※]如何手动触发一个value的KVO?

自动触发 KVO 的原理：

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， observeValueForKey:ofObject:change:context:会被调用，继而 didChangeValueForKey: 也会被调用。

如果可以手动实现这些调用，就可以实现“手动触发”了。

3. [※※※]若一个类有实例变量NSString *_foo，调用setValue:forKey:时，可以以foo还是_foo作为key？
   都可以。
4. [※※※※]KVC的keyPath中的集合运算符如何使用？

• 必须用在集合对象上或普通对象的集合属性上
• 简单集合运算符有@avg， @count ， @max ， @min ，@sum，
• 格式 @”@sum.age”或 @”集合属性.@max.age“

5. [※※※※]KVC和KVO的keyPath一定是属性么？
   [※※※※※]如何关闭默认的KVO的默认实现，并进入自定义的KVO实现？
   [※※※※※]apple用什么方式实现对一个对象的KVO？

参考：

https://github.com/leejayID/KVC-KVO
Objective-C中的KVC和KVOhttp://yulingtianxia.com/blog/2014/05/12/objective-czhong-de-kvche-kvo/#KVO
如何自己动手实现 KVOhttp://tech.glowing.com/cn/implement-kvo/