从 KVO 原理到源码，一文讲透彻！
2023-12-25 09:37:54
作为一名从业 10 年的 iOS 开发者，我对 KVO（Key-Value Observing，键值观察）有着深厚的感情。从最初对它的懵懂无知，到后来逐渐掌握它的原理和用法，再到如今将其作为开发利器，一路走来，感慨万千。
一、KVO 的原理
KVO 是 Objective-C 中实现观察者模式的一种机制，它允许对象监视其他对象的属性变化，并在属性发生变化时收到通知。这种机制在开发中非常有用，比如：
- 当某个模型对象的属性发生变化时，通知视图控制器进行界面更新。
- 当某个服务对象的属性发生变化时，通知其他服务对象进行数据同步。
KVO 的实现原理是通过运行时动态生成一个子类，该子类继承自被观察对象，并在子类中重写被观察属性的 getter 和 setter 方法。当被观察属性发生变化时，重写的 getter 和 setter 方法就会被调用，从而触发通知。
二、KVO 的使用
在使用 KVO 时，我们需要首先将观察者对象添加到被观察对象的观察者列表中。可以使用以下方法来添加观察者：
- (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(void *)context;
- observer：观察者对象。
- keyPath：被观察的属性路径。
- options：观察选项。
- context：上下文信息。
当被观察属性发生变化时，观察者对象就会收到通知。可以使用以下方法来处理通知：
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context;
- keyPath：被观察的属性路径。
- object：被观察对象。
- change：属性变化信息。
- context：上下文信息。
三、KVO 的源码分析
KVO 的源码实现非常复杂，涉及到运行时、消息转发等多个知识点。在这里，我们只简单分析一下 KVO 的核心实现原理。
KVO 的核心实现原理是通过运行时动态生成一个子类，该子类继承自被观察对象，并在子类中重写被观察属性的 getter 和 setter 方法。当被观察属性发生变化时，重写的 getter 和 setter 方法就会被调用，从而触发通知。
运行时动态生成子类的过程如下：
- 获取被观察对象的类对象。
- 使用运行时创建一个新的类对象，该类对象继承自被观察对象的类对象。
- 在新的类对象中重写被观察属性的 getter 和 setter 方法。
- 将新的类对象与被观察对象关联起来。
重写被观察属性的 getter 和 setter 方法的过程如下：
- 获取被观察属性的类型。
- 根据被观察属性的类型生成 getter 和 setter 方法的实现代码。
- 将 getter 和 setter 方法的实现代码添加到新的类对象中。
四、KVO 的应用场景
KVO 在开发中有很多应用场景，比如：
- 当某个模型对象的属性发生变化时，通知视图控制器进行界面更新。
- 当某个服务对象的属性发生变化时，通知其他服务对象进行数据同步。
- 当某个对象的属性发生变化时，记录属性变化的历史记录。
- 当某个对象的属性发生变化时，触发某个事件。
五、KVO 的优缺点
KVO 的优点：
- 使用简单，只需要添加和移除观察者即可。
- 观察者和被观察对象之间解耦，观察者无需了解被观察对象的内部实现。
- 支持多级观察，可以观察嵌套对象的属性变化。
KVO 的缺点：
- 性能开销大，特别是对频繁变化的属性。
- 可能会导致循环引用，如果观察者和被观察对象相互持有引用，可能会导致内存泄漏。
- 不支持 KVC（Key-Value Coding，键值编码）。
六、总结
KVO 是 Objective-C 中实现观察者模式的一种机制，它允许对象监视其他对象的属性变化，并在属性发生变化时收到通知。KVO 的使用非常简单，只需要添加和移除观察者即可。KVO 的原理是通过运行时动态生成一个子类，该子类继承自被观察对象，并在子类中重写被观察属性的 getter 和 setter 方法。当被观察属性发生变化时，重写的 getter 和 setter 方法就会被调用，从而触发通知。KVO 的应用场景非常广泛，比如：当某个模型对象的属性发生变化时，通知视图控制器进行界面更新；当某个服务对象的属性发生变化时，通知其他服务对象进行数据同步。KVO 的优点是使用简单，观察者和被观察对象之间解耦，支持多级观察。KVO 的缺点是性能开销大，可能会导致循环引用，不支持 KVC。
