09年的一篇文章，比較深入地闡述了KVO的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。

KVO是實(shí)現(xiàn)Cocoa Bindings的基礎(chǔ)，它提供了一種方法，當(dāng)某個(gè)屬性改變時(shí)，相應(yīng)的objects會(huì)被通知到。在其他語言中，這種觀察者模式通常需要單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，而在Objective-C中，通常無須增加額外代碼即可使用。

概覽

這是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？其實(shí)這都是通過Objective-C強(qiáng)大的運(yùn)行時(shí)(runtime)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)你***次觀察某個(gè)object 時(shí)，runtime會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的繼承原先class的subclass。在這個(gè)新的class中，它重寫了所有被觀察的key，然后將object的isa指針指向新創(chuàng)建的class（這個(gè)指針告訴Objective-C運(yùn)行時(shí)某個(gè)object到底是哪種類型的object）。所以object神奇地變成了新的子類的實(shí)例。

這些被重寫的方法實(shí)現(xiàn)了如何通知觀察者們。當(dāng)改變一個(gè)key時(shí)，會(huì)觸發(fā)setKey方法，但這個(gè)方法被重寫了，并且在內(nèi)部添加了發(fā)送通知機(jī)制。（當(dāng)然也可以不走setXXX方法，比如直接修改iVar，但不推薦這么做）。

有意思的是：蘋果不希望這個(gè)機(jī)制暴露在外部。除了setters，這個(gè)動(dòng)態(tài)生成的子類同時(shí)也重寫了-class方法，依舊返回原先的class！如果不仔細(xì)看的話，被KVO過的object看起來和原先的object沒什么兩樣。

深入探究

下面來看看這些是如何實(shí)現(xiàn)的。我寫了個(gè)程序來演示隱藏在KVO背后的機(jī)制。

// gcc -o kvoexplorer -framework Foundation kvoexplorer.m 
     
#import <Foundation/Foundation.h> 
#import <objc/runtime.h> 
 
 
@interface TestClass : NSObject 
{ 
    int x; 
    int y; 
    int z; 
} 
@property int x; 
@property int y; 
@property int z; 
@end 
 
@implementation TestClass 
@synthesize x, y, z; 
@end 
 
static NSArray *ClassMethodNames(Class c) 
{ 
    NSMutableArray *array = [NSMutableArray array]; 
     
    unsigned int methodCount = 0; 
    Method *methodList = class_copyMethodList(c, &methodCount); 
    unsigned int i; 
    for(i = 0; i < methodCount; i++) 
        [array addObject: NSStringFromSelector(method_getName(methodList[i]))]; 
    free(methodList); 
     
    return array; 
} 
 
static void PrintDescription(NSString *name, id obj) 
{ 
    NSString *str = [NSString stringWithFormat: 
        @"%@: %@\n\tNSObject class %s\n\tlibobjc class %s\n\timplements methods <%@>", 
        name, 
        obj, 
        class_getName([obj class]), 
        class_getName(obj->isa), 
        [ClassMethodNames(obj->isa) componentsJoinedByString:@", "]]; 
    printf("%s\n", [str UTF8String]); 
} 
 
int main(int argc, char **argv) 
{ 
    [NSAutoreleasePool new]; 
     
    TestClass *x = [[TestClass alloc] init]; 
    TestClass *y = [[TestClass alloc] init]; 
    TestClass *xy = [[TestClass alloc] init]; 
    TestClass *control = [[TestClass alloc] init]; 
     
    [x addObserver:x forKeyPath:@"x" options:0 context:NULL]; 
    [xy addObserver:xy forKeyPath:@"x" options:0 context:NULL]; 
    [y addObserver:y forKeyPath:@"y" options:0 context:NULL]; 
    [xy addObserver:xy forKeyPath:@"y" options:0 context:NULL]; 
     
    PrintDescription(@"control", control); 
    PrintDescription(@"x", x); 
    PrintDescription(@"y", y); 
    PrintDescription(@"xy", xy); 
     
    printf("Using NSObject methods, normal setX: is %p, overridden setX: is %p\n", 
          [control methodForSelector:@selector(setX:)], 
          [x methodForSelector:@selector(setX:)]); 
    printf("Using libobjc functions, normal setX: is %p, overridden setX: is %p\n", 
          method_getImplementation(class_getInstanceMethod(object_getClass(control), 
                                   @selector(setX:))), 
          method_getImplementation(class_getInstanceMethod(object_getClass(x), 
                                   @selector(setX:)))); 
     
    return 0; 
} 

我們從頭到尾細(xì)細(xì)看來。

首先定義了一個(gè)TestClass的類，它有3個(gè)屬性。

然后定義了一些方便調(diào)試的方法。ClassMethodNames使用Objective-C運(yùn)行時(shí)方法來遍歷一個(gè)class，得到方法列表。注意，這些方法不包括父類的方法。PrintDescription打印object的所有信息，包括class信息（包括-class和通過運(yùn)行時(shí)得到的class），以及這個(gè)class實(shí)現(xiàn)的方法。

然后創(chuàng)建了4個(gè)TestClass實(shí)例，每一個(gè)都使用了不同的觀察方式。x實(shí)例有一個(gè)觀察者觀察xkey，y, xy也類似。為了做比較，zkey沒有觀察者。***control實(shí)例沒有任何觀察者。

然后打印出4個(gè)objects的description。

之后繼續(xù)打印被重寫的setter內(nèi)存地址，以及未被重寫的setter的內(nèi)存地址做比較。這里做了兩次，是因?yàn)?code>-methodForSelector:沒能得到重寫的方法。KVO試圖掩蓋它實(shí)際上創(chuàng)建了一個(gè)新的subclass這個(gè)事實(shí)！但是使用運(yùn)行時(shí)的方法就原形畢露了。

運(yùn)行代碼

看看這段代碼的輸出

control: <TestClass: 0x104b20> 
    NSObject class TestClass 
    libobjc class TestClass 
    implements methods <setX:, x, setY:, y, setZ:, z> 
x: <TestClass: 0x103280> 
    NSObject class TestClass 
    libobjc class NSKVONotifying_TestClass 
    implements methods <setY:, setX:, class, dealloc, _isKVOA> 
y: <TestClass: 0x104b00> 
    NSObject class TestClass 
    libobjc class NSKVONotifying_TestClass 
    implements methods <setY:, setX:, class, dealloc, _isKVOA> 
xy: <TestClass: 0x104b10> 
    NSObject class TestClass 
    libobjc class NSKVONotifying_TestClass 
    implements methods <setY:, setX:, class, dealloc, _isKVOA> 
Using NSObject methods, normal setX: is 0x195e, overridden setX: is 0x195e 
Using libobjc functions, normal setX: is 0x195e, overridden setX: is 0x96a1a550 

首先，它輸出了controlobject，沒有任何問題，它的class是TestClass，并且實(shí)現(xiàn)了6個(gè)set/get方法。

然后是3個(gè)被觀察的objects。注意-class仍然顯示的是TestClass，使用object_getClass顯示了這個(gè)object的真面目：它是NSKVONotifying_TestClass的一個(gè)實(shí)例。這個(gè)NSKVONotifying_TestClass就是動(dòng)態(tài)生成的subclass！

注意，它是如何實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)被觀察的setters的。你會(huì)發(fā)現(xiàn)，它很聰明，沒有重寫-setZ:，雖然它也是個(gè) setter，因?yàn)樗鼪]有被觀察。同時(shí)注意到，3個(gè)實(shí)例對(duì)應(yīng)的是同一個(gè)class，也就是說兩個(gè)setters都被重寫了，盡管其中的兩個(gè)實(shí)例只觀察了一 個(gè)屬性。這會(huì)帶來一點(diǎn)效率上的問題，因?yàn)榧词箾]有被觀察的property也會(huì)走被重寫的setter，但蘋果顯然覺得這比分開生成動(dòng)態(tài)的 subclass更好，我也覺得這是個(gè)正確的選擇。

你會(huì)看到3個(gè)其他的方法。有之前提到過的被重寫的-class方法，假裝自己還是原來的class。還有-dealloc方法處理一些收尾工作。還有一個(gè)_isKVOA方法，看起來像是一個(gè)私有方法。

接下來，我們輸出-setX:的實(shí)現(xiàn)。使用-methodForSelector:返回的是相同的值。因?yàn)?code>-setX:已經(jīng)在子類被重寫了，這也就意味著methodForSelector:在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)中使用了-class，于是得到了錯(cuò)誤的結(jié)果。

***我們通過運(yùn)行時(shí)得到了不同的輸出結(jié)果。

作為一個(gè)優(yōu)秀的探索者，我們進(jìn)入debugger來看看這第二個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)到底是怎樣的：

(gdb) print (IMP)0x96a1a550 
$1 = (IMP) 0x96a1a550 <_NSSetIntValueAndNotify> 

看起來是一個(gè)內(nèi)部方法，對(duì)Foundation使用nm -a得到一個(gè)完整的私有方法列表：

0013df80 t __NSSetBoolValueAndNotify 
000a0480 t __NSSetCharValueAndNotify 
0013e120 t __NSSetDoubleValueAndNotify 
0013e1f0 t __NSSetFloatValueAndNotify 
000e3550 t __NSSetIntValueAndNotify 
0013e390 t __NSSetLongLongValueAndNotify 
0013e2c0 t __NSSetLongValueAndNotify 
00089df0 t __NSSetObjectValueAndNotify 
0013e6f0 t __NSSetPointValueAndNotify 
0013e7d0 t __NSSetRangeValueAndNotify 
0013e8b0 t __NSSetRectValueAndNotify 
0013e550 t __NSSetShortValueAndNotify 
0008ab20 t __NSSetSizeValueAndNotify 
0013e050 t __NSSetUnsignedCharValueAndNotify 
0009fcd0 t __NSSetUnsignedIntValueAndNotify 
0013e470 t __NSSetUnsignedLongLongValueAndNotify 
0009fc00 t __NSSetUnsignedLongValueAndNotify 
0013e620 t __NSSetUnsignedShortValueAndNotify 

這個(gè)列表也能發(fā)現(xiàn)一些有趣的東西。比如蘋果為每一種primitive type都寫了對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)。Objective-C的object會(huì)用到的其實(shí)只有__NSSetObjectValueAndNotify，但需要一整套來對(duì)應(yīng)剩下的，而且看起來也沒有實(shí)現(xiàn)完全，比如long dobule或_Bool都沒有。甚至沒有為通用指針類型(generic pointer type)提供方法。所以，不在這個(gè)方法列表里的屬性其實(shí)是不支持KVO的。

KVO是一個(gè)很強(qiáng)大的工具，有時(shí)候過于強(qiáng)大了，尤其是有了自動(dòng)觸發(fā)通知機(jī)制?，F(xiàn)在你知道它內(nèi)部是怎么實(shí)現(xiàn)的了，這些知識(shí)或許能幫助你更好地使用它，或在它出錯(cuò)時(shí)更方便調(diào)試。

如果你打算使用KVO，或許可以看一下我的另一篇文章Key-Value Observing Done Right

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