Objective-C KVO 中 runtime 探究

最近学习Runtime，顺便总结一下在Objective-C中KVO使用到的Runtime机制。

系统的KVO使用

故事还得从OC的KVO说起，一般的我们使用KVO类似的如下所示，创建一个对象，然后调用

addObserver

方法进行某个属性的监听，有意思的是，我们在创建对象处和调用了

addObserver

方法处打断点，然后使用po命令打印对象的isa，发现了对象的isa指针在调用了

addObserver

方法之后变了，明显滴，调用了

addObserver

方法之后使用了runtime机制动态的修改了对象的isa指针。

KVO中runtime的几个概念

大家一定会很好奇，runtime是怎么实现了KVO，那好下面就慢慢的揭开谜底。先了解几个runtime的概念：

动态创建Class

objc_allocateClassPair

可以动态创建Class,

objc_registerClassPair

进行注册动态创建的Class

修改对象的Class

object_setClass

可以修改对象的Class，也就是修改了isa指针指向的Class对象

动态添加方法

class_addMethod

可以给类添加方法

runtime方法调用

objc_msgSend

和

objc_msgSendSuper

是OC消息发送机制的底层实现

KVO的实现步骤解析

好了，掌握了这几个runtime的概念，以及一开始看到了对象isa指针的变化，我们大概可以猜测KVO的实现了，大概需要以下几个步骤：

动态了创建一个类(objc_allocateClassPair/objc_registerClassPair)，该类是我们需要监听的对象的类的子类，然后修改当前对象的Class(object_setClass)。

给类动态的添加方法(object_setClass)，比如KVO监听name属相，一般的需要添加一个setName:方法，然后添加方法的实现，在方法实现中，调用父类也就是原始类的setName:方法进行属性的设置(objc_msgSend，亦可以使用objc_msgSendSuper)。

给observer的回调方法发送监听消息(objc_msgSend),最后需要重置当前对象的Class(object_setClass)，确保再次监听还会执行同样的流程.

自定义的KVO实现

系统的KVO

addObserver

方法是NSObject对象的一个类别中

NSObject(NSKeyValueObserverRegistration)

定义的方法，所以我们也创建一个NSObject的类别

NSObject (YTT_KVO)

，添加一个类似的监听方法。

创建KVO使用的类别

@interface NSObject (YTT_KVO)

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

@end

类别方法的实现

类别的监听方法，做的事情主要是保存方法参数，动态创建之类以及设置对象的Class到子类，动态的添加子类的方法。

- (void)ytt_addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(void *)context {

// 保存keypath
objc_setAssociatedObject(self, "keyPath", keyPath, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
objc_setAssociatedObject(self, "observer", observer, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);

// 获取当前类
Class selfClass = self.class;

// 动态创建KVO类
const char * className = NSStringFromClass(selfClass).UTF8String;
char kvoClassName[1000];
sprintf(kvoClassName, "%s%s", "YTT_KVO_", className);
Class kvoClass = objc_allocateClassPair(selfClass, kvoClassName, 0);
if (!kvoClass) {
// Nil if the class could not be created (for example, the desired name is already in use).
kvoClass = NSClassFromString([NSString stringWithUTF8String:kvoClassName]);
}
objc_registerClassPair(kvoClass);

// 修改当前类指向为动态创建的KVO子类
object_setClass(self, kvoClass);

// 动态添加一个方法:setXxx()
SEL sel = NSSelectorFromString([NSString stringWithFormat:@"set%@:", keyPath.capitalizedString]);
class_addMethod(kvoClass, sel, (IMP)setValue, NULL);
}

动态添加方法的实现

动态添加方法做的事情主要是创建和设置回调参数，包含新值和旧值，调父类的设置方法，给原始类设置值，给observer回调方法发送消息通知，告诉值改变了。

void setValue(id self, SEL _cmd, id value) {

// 保存当前的Class，重置Class使用
Class selfClass = [self class];
// 设置Class为原始Class
object_setClass(self, [self superclass]);
// 获取keyPath
NSString* keyPath = objc_getAssociatedObject(self, "keyPath");

// KVO 回调参数
NSMutableDictionary* change = [NSMutableDictionary dictionary];
change[NSKeyValueChangeNewKey] = value;

// 获取旧的值
SEL getSel = NSSelectorFromString([NSString stringWithFormat:@"%@", keyPath]);
if ([self respondsToSelector:getSel]) {
id ret = ((id(*)(id, SEL, id))objc_msgSend)(self, getSel, value);
if (ret) {
change[NSKeyValueChangeOldKey] = ret;
}
}

// 给原始类设置数据
SEL setSel = NSSelectorFromString([NSString stringWithFormat:@"set%@:", keyPath.capitalizedString]);
if ([self respondsToSelector:setSel]) {
((void(*)(id, SEL, id))objc_msgSend)(self, setSel, value);
}

// 发送通知
id observer = objc_getAssociatedObject(self, "observer");
SEL observerSel = @selector(ytt_observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:);
if ([observer respondsToSelector:observerSel]) {
((void(*) (id, SEL, NSString*, id, id ,id))(void *)objc_msgSend)(observer, observerSel, keyPath, self, change, nil);
}

// 重置class指针，这样再次调用对象方法会走到这里面
object_setClass(self, selfClass);
}

KVO通知的接收处理

在监听的对象中定义我们约定好的方法，类似Objective-C中的KVO进行处理

- (void)ytt_observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context {
id new = change[NSKeyValueChangeNewKey];
id old = change[NSKeyValueChangeOldKey];

NSLog(@"%@-%@", old, new);
}

注意点

objc_msgSend 的使用注意

我使用的是xcode8，ENABLE_STRICT_OBJC_MSGSEND开关默认是打开的，需要进行方法的指针强转为对应的方法才能调用

((void(*) (id, SEL, NSString*, id, id ,id))(void *)objc_msgSend)(observer, observerSel, keyPath, self, change, nil);

// 这句代码的意思是把objc_msgSend这个任意类型的指针【(void *)】转换为一个返回值为void的函数指针【void(*)】，并且参数列表为【(id, SEL, NSString*, id, id ,id)】

// void (*) 声明一个函数指针，返回值是void类型
// (void *) 返回的是一个任意类型的指针

// 比如我们需要获取person的name属性，返回值是NSString*类型，那么objc_msgSend方法定义如下
id ret = ((NSString*(*)(id, SEL))objc_msgSend)(self.person, @selector(name));

也可以设置ENABLE_STRICT_OBJC_MSGSEND开关关闭，那么可以不额外的处理objc_msgSend强转的问题，如果是一个库项目，那么不建议手动关闭这个开关，这样不管是ENABLE_STRICT_OBJC_MSGSEND开关打开还是关闭都不会影响。

objc_allocateClassPair 为空处理

objc_allocateClassPair 调用可能返回Nil，这种情况在当前的场景第二次调用同一个类对象的

ytt_addObserver

方法可能发生，这种情况，使用NSClassFromString方法创建Class。

Class kvoClass = objc_allocateClassPair(selfClass, kvoClassName, 0);
if (!kvoClass) {
// Nil if the class could not be created (for example, the desired name is already in use).
kvoClass = NSClassFromString([NSString stringWithUTF8String:kvoClassName]);
}
objc_registerClassPair(kvoClass);