OC觀察者模式之KVO的使用與思考

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引言：

不管用哪一種語言進行軟件開發，咱們都會接觸到設計模式，我的認爲設計模式存在的意義在於：在某些需求下，採用適合的設計模式，使代碼結構合理，從而提升代碼的可讀性、可擴展性、可移植性，此文將要討論的是OC開發中的一種經常使用模式之一：觀察者模式之KVO。
KVO俗稱鍵值觀察（key-value observe），鍵值觀察是當被觀察的對象屬性發生改變時，會通知到觀察對象的一種機制。

目錄：

一、KVO的做用
二、KVO的使用方法
三、KVO的實現原理
四、KVO與KVC、代理、通知的區別
五、KVO實現過程當中的注意事項

不管用哪一種語言進行軟件開發，咱們都會接觸到設計模式，我的認爲設計模式存在的意義在於：在某些需求下，採用適合的設計模式，使代碼結構合理，從而提升代碼的可讀性、可擴展性、可移植性，此文將要討論的是iOS開發中的一種經常使用模式之一：觀察者模式之KVO。咱們先看下官方文檔給的KVO介紹：



翻譯過來就是：KVO是運用isa混寫技術實現自動觀察鍵值的。isa指針是指向對象的類，本質上是指向類中的方法實現。當一個對象註冊觀察者時，這個對象的isa指針被修改指向一箇中間類。永遠不要用isa來判斷一個類的繼承關係，而是應該用class方法來判斷類的實例。

KVO俗稱鍵值觀察（key-value observe）,鍵值觀察是當被觀察的對象屬性發生改變時，會通知到觀察對象的一種機制。

1.KVO的做用

一、監聽帶有狀態的基礎控件，如開關、按鈕等；

二、監聽字符串的改變，當監聽的字符串改變時，來作一些自定義的操做；

三、當數據模型的數據發生改變時，視圖組件能動態的更新，及時顯示數據模型更新後的數據，好比tableview中數據發生變化進行刷新列表操做，監聽 scrollView的contentOffset屬性監聽頁面的滑動.

2.KVO的使用方法

KVO的使用可分爲自動監聽和手動監聽。

1.自動監聽

1.1自動監聽操做步驟：

（1）添加觀察者
（2）在觀察者中添加觀察鍵值方法
（3）在dealloc中移除監聽

1.2示例代碼：

建立兩個類ModelA和ModelB，兩個類中都添加屬性「des」，在控制器中，將B添加爲A的觀察者。代碼以下：

ModelA中代碼：




ModelB中代碼：




控制器中代碼：



控制器中添加觀察者的方法調用的是以下的類方法：

- (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString 
*)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options 
context:(nullable void *)context

各個參數說明：

@param observer 被監聽的對象
@param keyPath 被監聽對象的屬性名，不可爲空,爲空崩潰
@param options 有4種
（1）NSKeyValueObservingOptionNew 把更改以前的值提供給處理方法
（2）NSKeyValueObservingOptionOld 把更改以後的值提供給處理方法
（3）NSKeyValueObservingOptionInitial 把初始化的值提供給處理方法，一旦註冊，立馬就會調用一次。一般它會帶有新值，而不會帶有舊值。
（4）NSKeyValueObservingOptionPrior 分2次調用。在值改變以前和值改變以後
@param context 上下文

上述示例代碼的運行結果以下所示：



2.手動監聽



意思就是說：當某些須要控制監聽過程的場景下，就須要手動監聽，好比：爲了儘可能減小沒必要要的觸發通知操做，或者當多個更改同時具有的時候才調用屬性改變的監聽方法。

實現手動監聽的要點主要包括這幾部分：


a.重寫

(BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key

b.在set方法中在賦值的先後分別調用

willChangeValueForKey和didChangeValueForKey


2.1實現部分屬性的手動監聽


在animal.h中添加兩個屬性age和name，在animal.m中關閉age的自動監聽功能，其它屬性依然能夠自動監聽，在控制其中實現添加按鈕點擊按鈕的時候改變age的值，並觸發監聽方法，代碼以下：

animal類：



要實現類方法 automaticallyNotifiesObserversForKey，並在其中設置對特定的 key 不自動發送通知（返回 NO 便可）。這裏要注意，對其它非手動實現的 key，要轉交給 super 來處理[1,2,3]。

控制器：





當不點擊按鈕的時候，打印結果只打印了name屬性的值：



當點擊按鈕以後，會手動觸發監聽，打印結果以下：



2.2全部屬性都手動監聽（禁止自動監聽）

若是須要禁用該類KVO的話直接automaticallyNotifiesObserversForKey返回NO。

將animal.m中的類方法修改以後：



運行以後不點擊按鈕的話，age和name屬性都不會自動調用監聽方法：


 

點擊了按鈕以後，只有實現了手動監聽的age屬性調用了監聽方法：

3.KVO的實現原理


當某一個類的實例第一次使用KVO的時候，系統就會在運行期間動態的建立該類的一個派生類，該類的命名規則通常是以NSKVONotifying爲前綴，以本來的類名爲後綴。而且將原型的對象的isa指針指向該派生類。同時在派生類中重載了使用KVO的屬性的setter方法，在重載的setter方法中實現真正的通知機制，正如前面咱們手動實現KVO同樣。這麼作是基於設置屬性會調用setter方法，而經過重寫就得到了 KVO 須要的通知機制。固然前提是要經過遵循 KVO 的屬性設置方式來變動屬性值，若是僅是直接修改屬性對應的成員變量，是沒法實現 KVO 的[4,5]。

4.KVO與KVC、代理、通知的區別

1.與KVC的不一樣？

KVC，便是指 NSKeyValueCoding，一個非正式的 Protocol，提供一種機制來間接訪問對象的屬性,而不是經過調用Setter、Getter方法等 顯式的存取方式去訪問。KVO 就是基於 KVC 實現的關鍵技術之一。

KVO，即Key-Value Observing，它提供一種機制，當指定的對象的屬性被修改後，對象就會接受到通知。

2.與delegate的不一樣？

和delegate同樣，KVO和NSNotification的做用都是類與類之間的通訊。可是與delegate不一樣的是：這兩個都是負責發送接收通知，剩下的事情由系統處理，因此不用返回值；而delegate 則須要通訊的對象經過變量(代理)聯繫；delegate只是一對一，而這兩個能夠一對多。delegate是很是嚴格的語法，須要定義不少代碼。


3.和notification的區別？

notification比KVO多了發送通知的一步。二者都是一對多，可是對象之間直接的交互，notification明顯得多，須要notificationCenter來作爲中間交互。而KVO如咱們介紹的，設置觀察者->處理屬性變化，至於中間通知這一環，則隱祕多了，只留一句「交由系統通知」，具體的可參照以上實現過程的剖析。notification的優勢是監聽不侷限於屬性的變化，還能夠對多種多樣的狀態變化進行監聽，監聽範圍廣，例如鍵盤、先後臺等系統通知的使用也更顯靈活方便[6,7]。

5.KVO實現過程當中的注意事項

iOS 10如下會有這些狀況，iOS11不會出現這些狀況，可是爲了代碼的嚴謹性，以及以防出現沒法預知的錯誤，仍是避開這些比較好。

一、添加觀察者次數與remove次數不匹配致使程序崩潰

連續對同一屬性添加觀察者是能夠的，可是也要保證在移除觀察者的時候也要移除對應次，否則可能會引起崩潰（iOS11以上不會崩潰）。

當對同一個keypath進行兩次removeObserver時會致使程序crash，這種狀況經常出如今父類有一個kvo，父類在dealloc中remove了一次，子類又remove了一次的狀況下。不要覺得這種狀況不多出現！當你封裝framework開源給別人用或者多人協做開發時是有可能出現的，並且這種crash很難發現。不知道你發現沒，目前的代碼中context字段都是nil，那可否利用該字段來標識出到底kvo是superClass註冊的，仍是self註冊的？咱們能夠分別在父類以及本類中定義各自的context字符串，而後在dealloc中remove observer時指定移除的自身添加的observer。這樣iOS就能知道移除的是本身的kvo，而不是父類中的kvo，避免二次remove形成crash[8]。

二、移除不存在的觀察者（iOS11以上不會崩潰）

當某個對象並無添加觀察者時，卻執行了移除觀察者的操做，也會致使程序崩潰，此處不附相關代碼。

三、被觀察者銷燬時還存在觀察者（iOS11以上不會崩潰）

這種狀況常出如今複雜邏輯下，觀察者先於被觀察者銷燬[9]

四、KVO 行爲是同步的，而且發生與所觀察的值發生變化的一樣的線程上。沒有隊列或者 Run-loop 的處理。手動或者自動調用 -didChange… 會觸發 KVO 通知。

因此，當咱們試圖從其餘線程改變屬性值的時候咱們應當十分當心，除非能肯定全部的觀察者都用線程安全的方法處理 KVO 通知。一般來講，咱們不推薦把 KVO 和多線程混起來。若是咱們要用多個隊列和線程，咱們不該該在它們互相之間用 KVO[10]。


參考資料：
[1]https://www.jianshu.com/p/d447660bed7e
[2]https://www.jianshu.com/p/91c41292b5b9
[3]https://www.jianshu.com/p/5a1c58aacb23
[4]https://www.cnblogs.com/yang-shuai/p/8556326.html
[5]https://www.cnblogs.com/PSSSCode/p/5506577.html 
[6]http://www.mamicode.com/info-detail-515516.html
[7]https://www.songma.com/news/txtlist_i38955v.html
[8]https://www.cnblogs.com/wengzilin/p/4346775.html
[9]https://segmentfault.com/a/1190000016896055
[10]https://www.jianshu.com/p/b9f020a8b4c9

關於做者：小幸運，iOS軟件開發工程師，參與普元Dev客戶端OC代碼的維護及新功能開發；使用普元移動開發平臺開發郵政移動平臺項目郵我行app。熱愛互聯網技術，努力拓寬技術面的程序媛一枚。



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