觀察者模式

觀察者模式是一種用于解耦一系列需要相互協(xié)作的類之間進(jìn)行通信的對象行為模式。它定義了對象之間的一種一對多的依賴關(guān)系。當(dāng)一個對象的狀態(tài)發(fā)生改變時，所有依賴于它的對象都將得到通知。觀察者模式的實現(xiàn)一般分為兩個步驟：消費者注冊通知消息監(jiān)聽器、生產(chǎn)者發(fā)送通知消息。

iOS系統(tǒng)提供了多種對觀察者模式的實現(xiàn)：在Cocoa Touch層通過NSNotification類和NSNotificationCenter類來實現(xiàn)通知消息的注冊處理和發(fā)送，而在CoreFoundation層則提供了CFNotificationXXX系列的C函數(shù)來實現(xiàn)通知消息的注冊處理和發(fā)送，而在操作系統(tǒng)層面則通過libsystem_notify.dylib庫提供了一套基于C語言的更加底層的通知消息注冊和發(fā)送機(jī)制。

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本文將重點介紹libsystem_notify.dylib(以后簡稱為系統(tǒng)通知庫)庫中所提供用于實現(xiàn)通知消息注冊和通知消息發(fā)送的各種接口函數(shù)。系統(tǒng)通知庫中的通知消息注冊和發(fā)送是可以用來實現(xiàn)跨進(jìn)程通信的一種底層的通知機(jī)制。

系統(tǒng)通知庫的API

系統(tǒng)通知庫中的所有函數(shù)都在notify.h中被聲明，因此當(dāng)你要使用系統(tǒng)通知庫提供的函數(shù)時，需要在代碼中#include 。正如其它所有基于通知消息的實現(xiàn)一樣，每一種通知消息都通過一個字符串來進(jìn)行標(biāo)識，系統(tǒng)通知庫中的通知消息也是如此。除此之外每個進(jìn)程注冊監(jiān)聽了一個通知消息時還會生成一個進(jìn)程內(nèi)有效的通知消息標(biāo)識token?？梢詫oken理解為進(jìn)程在運行時對某個監(jiān)聽的通知消息的表征。系統(tǒng)通知庫在處理通知消息時分別提供了: 基于block的處理器、基于mach port的消息端口、基于信號的處理、基于文件操作的處理器一共四種處理方式。

一、通知消息的注冊

系統(tǒng)通知庫為支持上述四種消息處理機(jī)制，分別提供四個函數(shù)來實現(xiàn)各種處理類型的通知消息的注冊：

//基于block處理的通知注冊 
uint32_t notify_register_dispatch(const char *name, int *out_token, dispatch_queue_t queue, notify_handler_t handler) 
 
//基于信號處理的通知注冊 
uint32_t notify_register_signal(const char *name, int sig, int *out_token); 
 
//基于mach port消息的通知注冊 
uint32_t notify_register_mach_port(const char *name, mach_port_t *notify_port, int flags, int *out_token); 
 
//基于文件描述符的通知注冊。 
uint32_t notify_register_file_descriptor(const char *name, int *notify_fd, int flags, int *out_token); 

上述的四個函數(shù)可以看出，每個函數(shù)的參數(shù)都是通知消息的名稱，也就是我們想要監(jiān)聽的通知消息名稱，并且每個函數(shù)都有一個out_token輸出，用來標(biāo)識進(jìn)程在運行時注冊的這個通知消息。對于block處理器而言，每次監(jiān)聽的通知被觸發(fā)時總會在某個指定的queue中調(diào)用指定的block函數(shù);對于signal而言，每次監(jiān)聽的通知被觸發(fā)時總是會向系統(tǒng)發(fā)出指定的信號;對于mach port而言，每次監(jiān)聽的通知被觸發(fā)時總是會往指定的mach port端口發(fā)送一條空的mach msg消息;對于文件描述符而言，每次監(jiān)聽的通知被觸發(fā)時總是會往指定的文件中寫入特定的內(nèi)容。

• 系統(tǒng)通知庫不僅支持iOS系統(tǒng)還支持macOS系統(tǒng)，而且是跨進(jìn)程的通知消息。但是一般情況下iOS系統(tǒng)只會用notify_register_dispatch函數(shù)來監(jiān)聽通知并通過block的方式進(jìn)行處理，而macOS系統(tǒng)則所有的處理方式都可用。

二、通知消息的發(fā)送

當(dāng)某個通知消息產(chǎn)生時，需要將通知消息發(fā)送給所有的監(jiān)聽者。通知消息的發(fā)送是通過函數(shù)notify_post來實現(xiàn)的：

uint32_t notify_post(const char *name); 

函數(shù)的簽名很簡單，入?yún)⒕褪峭ㄖ⒚Q。系統(tǒng)通知函數(shù)中的通知不會附帶任何的附加參數(shù)。

三、通知消息監(jiān)聽者的暫停、恢復(fù)、取消

當(dāng)注冊某個通知消息時，系統(tǒng)會返回一個token值來標(biāo)識這個通知信息。同時系統(tǒng)還分別提供了對通知消息監(jiān)聽的暫停、恢復(fù)、和取消處理：

//通知的暫停，設(shè)置后此token將暫時不會接受消息的通知。 
uint32_t notify_suspend(int token) 
//通知的恢復(fù)，設(shè)置后此token將恢復(fù)接受消息的通知。 
uint32_t notify_resume(int token) 
//通知的取消，設(shè)置后此token將不再接受消息的通知。 
uint32_t notify_cancel(int token); 

四、通知消息發(fā)送檢測

有的時候我們并不想注冊某個通知消息處理器來對通知進(jìn)行處理，而只是想檢測某個通知消息是否已經(jīng)被發(fā)送過，為此系統(tǒng)提供兩個函數(shù)來實現(xiàn)這功能：

//注冊一個通知消息檢測的token。 
 uint32_t notify_register_check(const char *name, int *out_token); 
 
//檢測這個token所對應(yīng)的通知消息是否被發(fā)送過。如果通知消息被發(fā)送過則check返回1，否則返回0。 
 uint32_t notify_check(int token, int *check); 

五、通知消息的狀態(tài)

對于通知消息的監(jiān)聽者來說，我們可以對返回的token綁定一個64位的狀態(tài)數(shù)據(jù)。我們可以獲取以及設(shè)置它。這個狀態(tài)數(shù)據(jù)主要用來實現(xiàn)對通知監(jiān)聽者的擴(kuò)展處理。

uint32_t notify_set_state(int token, uint64_t state64) 
uint32_t notify_get_state(int token, uint64_t *state64) 

六、系統(tǒng)預(yù)置的通知消息

操作系統(tǒng)底層支持了一些預(yù)置的通知消息，這些通知消息在頭文件notify_keys.h中被聲明。這些預(yù)置的消息有針對目錄服務(wù)的、有針對磁盤空間和卷掛起的、有針對網(wǎng)絡(luò)配置改變的、有針對寫日志通知的、有針對系統(tǒng)時區(qū)和時間改變的。每種具體的通知消息可以看文件中的說明，比如下面的例子實現(xiàn)對了對磁盤空間不足，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變以及對調(diào)整了系統(tǒng)的時間進(jìn)行的監(jiān)聽處理：

#include <notify.h> 
#include <notify_keys.h> 
 
void foo() 
{ 
   int  token1, token2, token3; 
    //注冊監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變的通知。 
   notify_register_dispatch(kNotifySCNetworkChange, & token1, dispatch_get_main_queue(), ^(int token) { 
        //... 
    }); 
     
      
    //注冊監(jiān)聽系統(tǒng)磁盤空間不足的通知 
    notify_register_dispatch(kNotifyVFSLowDiskSpaceRootFS, &token2, dispatch_get_main_queue(), ^(int token) { 
        //.... 
    }); 
   
     
   //注冊監(jiān)聽系統(tǒng)時間被改變的通知。 
    notify_register_dispatch(kNotifyClockSet, &token3, dispatch_get_main_queue(), ^(int token) { 
        //... 
    }); 
     
} 

除了notify_keys.h公開的通知消息外，還有一些未被公開的通知消息，我們可以通過這些未被公開的消息來獲取更多關(guān)于系統(tǒng)狀態(tài)的改變，下面的列表將列出所有的系統(tǒng)底層的通知消息，具體每個通知是什么意義就讀者自行猜測和驗證吧。

"com.apple.asl.remote" 
"com.apple.system.timezone" 
"com.apple.MCX._managementStatusChangedForDomains" 
"com.apple.CFPreferences._domainsChangedExternally" 
"com.apple.system.clock_set" 
"com.apple.system.timezone" 
"AppleNumberPreferencesChangedNotification" 
"AppleTimePreferencesChangedNotification" 
"AppleDatePreferencesChangedNotification" 
"AppleLanguagePreferencesChangedNotification" 
"AppleTextBehaviorPreferencesChangedNotification" 
"com.apple.librarian.account-token-changed" 
"com.apple.system.batterysavermode" 
"com.apple.accessibility.cache.forcetouch.sensitivity.changed" 
"com.apple.networkd.started" 
"com.apple.neconfigurationchanged" 
"com.apple.networkd.settings" 
"com.apple.system.config.network_change" 
"com.apple.CoreAnimation.CAWindowServer.DisplayChanged" 
"com.apple.networkd.proxy_count" 
"com.apple.iohideventsystem.available" 
"com.apple.backboardd.rawOrientation" 
"com.apple.springboard.hasBlankedScreen" 
"UIBacklightLevelChangedNotification" 
"com.apple.accessibility.wob.status" 
"com.apple.backboardd.videosettingschanged" 
"com.apple.mobile.keybagd.user_changed" 
"com.apple.LaunchServices.database" 
"com.apple.accessibility.cache.enhance.text.legibility" 
"com.apple.frontboard.systemappservices.serverNotifyToken" 
"com.apple.frontboard.workspace.serverNotifyToken" 
"com.apple.accessibility.cache.captioning" 
"com.apple.accessibility.cache.vot" 
"com.apple.accessibility.cache.ax" 
"com.apple.accessibility.cache.app.ax" 
"com.apple.accessibility.status" 
"com.apple.language.changed" 
"com.apple.springboard.showingAlertItem" 
"com.apple.mobile.keybagd.lock_status" 
"NameLayerTree" 
"ApplePreferredContentSizeCategoryChangedNotification" 
"kKeepAppsUpToDateEnabledChangedNotification" 
"com.apple.accessibility.cache.reduce.motion" 
"UIKeyboardSpringBoardKeyboardShow" 
"UIKeyboardSpringBoardKeyboardHide" 
"com.apple.locationd.registration" 
"kCTDaemonReadyNotification" 
"com.apple.system.config.network_change" 
"com.apple.system.timezone./var/db/timezone/zoneinfo/UTC" 
"com.apple.system.info:/etc/hosts" 
"com.apple.MSVLoggingConfigurationDidChange" 
"com.apple.managedconfiguration.defaultsdidchange" 
"com.apple.AppSupport.loggingDefaultsChanged" 
"com.apple.mobileipod.MPMusicPlayerController.launched" 
"com.apple.networkd.nat64.ifstate" 
"com.apple.ManagedConfiguration.profileListChanged" 
"com.apple.backboardd.unambiguousOrientation" 
"com.apple.accessibility.cache.button.shapes.enabled" 
"com.apple.accessibility.cache.use.single.system.color.enabled" 
"com.apple.accessibility.cache.darken.system.colors.enabled" 
"com.apple.coreui.statistics" 
"com.apple.UIKit.UIScreenEdgeGestureMode" 
"com.apple.managedconfiguration.restrictionchanged" 
"com.apple.managedconfiguration.passcodechanged" 
"PINPolicyChangedNotification" 
"com.apple.managedconfiguration.settingschanged" 
"com.apple.managedconfiguration.effectivesettingschanged" 
"com.apple.managedconfiguration.appwhitelistdidchange" 
"com.apple.managedconfiguration.defaultsdidchange" 
"com.apple.managedconfiguration.keyboardsettingschanged" 
"com.apple.managedconfiguration.clientrestrictionschanged" 
"com.apple.managedconfiguration.webFilterUIActiveDidChange" 
"com.apple.ManagedConfiguration.managedAppsChanged" 
"MCManagedBooksChanged" 
"com.apple.managedconfiguration.allowpasscodemodificationchanged" 
"com.apple.mediaserverd.up" 
"com.apple.hangtracer.prefchangednotification" 
"com.apple.accessibility.cache.enhance.background.contrast" 
"com.apple.system.thermalpressurelevel" 
"com.apple.backboardd.backlight.changed" 
"com.apple.accessibility.QuickSpeakEnabled" 
"com.apple.accessibility.cache.quick.speak" 
"com.apple.powerlog.state_changed" 
"com.apple.powerlog.clientPermissionState"