KVC/KVO底层实现原理

KVC: Key-value coding is a mechanism for indirectly accessing anobject’s attributes and relationships using string identifiers.

所谓键值编码，并不是访问器方法的启动和实例变量的访问这种直接的方式，而是使用表示属性的字符串来间接访问对象属性值的一种结构。

只要存在访问器方法、声明属性或实例变量，就可以将其名字指定为字符串来访问。

之所以说键值编码的访问是接的：

1.   可以在运行中确定作为键的字符串

2.   使用者无法知道实际访问属性的方法

键值编码必需的方法在非正式协议NSKeyValueCoding中声明（头文件Foundation/NSKeyValueCoding.h）。默认在NSObject中实现。

下面就以下两个方法的调用进行说明：

-      (id)  valueForKey: (NSString *) key

返回表示属性的键字符串所对应的值。如果不能取得值，则将引起接收器调用方法valueForUndefinedKey:。

-      (void)setValue: (id) value  forKey: (NSString*) key

将键字符串key所对应的属性的值设置为value。不能设定属性时，将引起接收器调用方法setValue:ForUndefinedKey:。

执行时，有访问器的属性会使用访问器，没有访问器的属性也可以设定值和访问。因为上面两个方法均为实例方法，可以在方法体内访问实例变量。

访问过程如下：

1.   接收器中如果有key访问器（或getKey、isKey、_key、_getKey、setKey）则使用它。

2.   没有访问器时，使用接收器的类方法accessInstanceVariablesDirectly来查询。返回YES时，如果存在实例变量key（或_key、isKey、_isKey等）则返回或设置其值。使用引用计数管理方式时，实例变量如果为对象，则旧值会被自动释放，新值被保存并代入。

+  (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly

    通常定义为返回YES，可以在子类中改变。该类方法返回YES时，使用键值编码可以访问该类的实例变量。返回NO时不可以访问。只要该方法返回YES，实例变量的可视属性即使有@private修饰，也可以访问。

3.   既没有访问器也没有实例变量时，将引起接收器调用方法valueForUndefinedKey:或setValue:forUndefinedKey:。

-       (id) valueForUndefinedKey: (NSStirng *) key

不能取得键字符串对应的值时，从方法valueForKey：中调用该方法。默认情况下，该方法的执行会触发NSUndefinedKeyException。不过，通过在子类中修改定义，就可以返回其他对象。

-       (void) setValue: (id) value  forUndefinedKey: (NSString *) key

不能设置键字符串key对应的属性值时，从方法setValue:forKey中调用该方法。默认情况下，该方法的执行会触发异常NSUndefinedKeyException。不过，通过在子类中修改定义，可以返回其他对象。

4.   如果该返回值不是对象，则返回被适当的对象包装的值；设置值时也应先包装成相应的对象。

属性为对象时，该对象还可能持有属性。这时候可以用“.”连接表示键的字符串，这种表示方式称为键路径。只要能找到对象，点和键多长都没有关系。

-      (id) valueForKeyPath:(NSString *) keyPath

以点切分键路径，并使用第一个键向接收器发送valueForKey：方法。然后，再使用键路径的下一个键，向得到的对象发送valueForKey：方法，如此反复操作，返回最后获得的对象。

-      (void)setValue: (id) value  forKeyPath:(NSString *) keyPath

与valueForKeyPath：方法一样取出对象，这里只对路径中的最后一个键调用setValue：forKey：方法，并设定属性值为value。

KVO：key-value observing,是在KVC基础上实现的，当某个对象的属性发生改变时，通知其它对象的机制。仅仅在以KVC准则来访问访问器或实例变量的情况下，才可以监视属性的变化。在方法内直接改变实例变量的值时，就不能监视了。

具体KVC准则有一下三点：

1.   随访问器方法而改变。

2.   使用setValue：forKey：和键进行改变。此时也可能不经由访问器。

3.   使用setValue：forKeyPath：和键路径进行改变。此时也可能不经由访问器。不仅仅是最终的监视对象的属性，当路径中的属性发生变化时，也会被通知。

KVO中的常用方法如下：

注册键值观察的方法：

-      (void) addObserver: (NSObject *)anObserver  forKeyPath (NSString *)keyPath

options: (NSKeyValueObservingOptions)options

context: (void *) context

从接收器的角度来看，监视键路径keyPath中的某个属性，要在接收器中注册。观察者为对象anObserver  。属性变化时发送的通知消息中，包含着显示变化内容的字典数据、参数context中指定的任意指针（或对象）。options中指定字典数据中包含什么样的值。值可取下面的常数或它们的异或运算。

NSKeyValueObservingOptionNew     ---- >提供属性改变后的值

NSKeyValueObservingOptionOld       ---->提供属性改变前的值

      移除已注册的观察：

-       (void) removeObserver: (NSObject *) anObserver

 forKeyPath: (NSString *) keyPath

移除观察者anObserver对于某个路径keyPath的观察。

      观察者需要实现接受通知的方法：

-       (void) observerValueForKeyPath: (NSString *)keyPath  ofObject: (id) object

Change: (NSDictionary *) change  context: (void *) context

从object的角度来看，当键路径keyPath的属性发生变化时会发送通知。字典change中保存着改变的相关信息。参数context中返回注册观察者时指定的值。

下面通过实验的方式来探索KVO的实现机制：

其实KVO是通过isa-swizzling技术实现的，主要的操作如下：

1.当为某个对象添加观察者的时候，该对象的类将被继承生成一个中间类，并使该对象的isa指针指向中间类（所以，有时候发送消息需要明确指定类型）。注意：同一个类的其它实例对象并不受影响。

2.中间类在被观察的属性的setter方法中，在改变属性值的前后分别添加了willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:。使其在通过KVC标准改变属性值时可以被观察到，并向观察者发送消息。

3.当移除对某个对象的所有观察后，该对象的isa指针会重新指向原有的类。

做如下验证：

可以得到结果：

说明person对象的isa指向的类对象的确在改变。

官方文档中的说明是willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:这两个方法必需成对调用，其实完全可以分别调用（当然你要明白分开调用意味着什么），甚至调用时两个方法的key都可以不同。例如：

[selfwillChangeValueForKey:@"age"];

[selfdidChangeValueForKey:@"name"];

经过我的“黑盒测试”，我的结论是：willChangeValueForKey:方法用于设置将要发送通知内容中与值改变之前相关的内容。如果不调用该方法，则前后两次接收到的消息内容中old值将会相同。didChangeValueForKey:方法中主要的工作是查看key值是否被观察，如果被观察则设置新值、发送通知消息；否则将不发送消息。

例如，实现的响应函数如下

有一个手动实现KVO的函数如下

则有结果：

若change做如下改变：

则有结果：

注释掉willChangeValueForKey:方法后old值将不再更新。

有一点需要注意的是，以下的调用方式会引起死循环：

扩展：依赖登记

有时候需要某属性值随着同一对象的其他属性的改变而改变。可以通过事先将这样的依赖关系在类中注册，那么即便属性值间接地发生了改变，也会发送通知消息。

需实现方法如下：

-       （void）setKeys: (NSArray*) keys 

triggerChangeNotificationsForDependentKey:(NSString *) dependentKey

数组keys中可以保存多个键。注册依赖关系，使当这些键中任意一个键对应的属性发生改变时，都会自动引起与键dependentKey的属性变化时一样的行为（被监视时发送通知）。

这种依赖登记的方式感觉有时候也是非常有用的呢(*＾-＾*)