面试中常会问道：

iOS用什么方式实现对一个对象的KVO？（KVO的本质是什么？）
如何手动触发KVO

什么是KVO

首先需要了解KVO基本使用，KVO的全称 Key-Value Observing，俗称“键值观察”，我们可以用于监听某个对象属性值的改变。
如下代码：

//
//  ViewController.m
//  KVO原理探索
//  Created by just so so on 2019/8/24.
//  Copyright © 2019 bruce yao. All rights reserved.
//
#import "YNextVC.h"
#import "classes/Person.h"
#import <objc/runtime.h>
@interface YNextVC ()
@end
@implementation YNextVC
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view.
    [self studyKVO];
}
- (void)studyKVO {
    Person *p2 = [[Person alloc] init];
    p2.age = 12;
    Person *p1 = [[Person alloc] init];
    p1.age = 12;
    p1.name = @"xiaoXiao";
    [p1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
    p1.age = 22;
    [p1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
}
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context {
    NSLog(@"对象%@改变%@ 那个属：%@", object, change);
}
@end
//在添加监听之后，age属性的值在发生改变时，就会通知到监听者，执行监听者的observeValueForKeyPath方法。

探寻KVO底层实现原理

通过上述代码我们发现，一旦age属性的值发生改变时，就会通知到监听者，并且我们知道赋值操作都是调用 set方法，我们可以来到Person类中重写age的set方法，观察是否是KVO在set方法内部做了一些操作来通知监听者。

我们发现即使重写了set方法，p1对象和p2对象调用同样的set方法，但是我们发现p1除了调用set方法之外还会另外执行监听器的observeValueForKeyPath方法。

说明KVO在运行时获取对p1对象做了一些改变。相当于在程序运行过程中，对p1对象做了一些变化，使得p1对象在调用setAge方法的时候可能做了一些额外的操作，所以问题出在对象身上，两个对象在内存中肯定不一样，两个对象可能本质上并不一样。接下来来探索KVO内部是怎么实现的。

KVO底层实现分析

首先我们对上述代码中添加监听的地方打断点，看观察一下，addObserver方法对p1对象做了什么处理？也就是说p1对象在经过addObserver方法之后发生了什么改变，我们通过打印isa指针如下图所示

说明：当我们没有对p1添加观察者的时候：

(lldb) p/x p1->isa //打印p1的ISA指针，也就是类对象
(Class) $0 = 0x000001a100f810ed Person
(lldb) p/x p2->isa //打印p2的ISA指针，也就是类对象
(Class) $1 = 0x000001a100f810ed Person

当我们添加监听后，在方法中打印的如下：

//断点位置：
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context {
    NSLog(@"对象%@改变%@ 那个属：%@", object, change, keyPath);
}
(lldb) p/x object->isa
(Class) $2 = 0x000021a280c810e5 NSKVONotifying_Person
(lldb) p/x p1->isa
(Class) $3 = 0x000001a280c810e5 NSKVONotifying_Person

p1对象的isa指针由之前的指向类对象Person变为指向NSKVONotifyin_Person类对象，而p2对象没有任何改变。也就是说一旦p1对象添加了KVO监听以后，其isa指针就会发生变化，因此set方法的执行效果就不一样了。

那么我们先来观察p2对象在内容中是如何存储的，然后对比p2来观察p1。
首先我们知道，p2在调用setAge方法的时候，首先会通过p2对象中的isa指针找到Person类对象，然后在类对象中找到setage方法。然后找到方法对应的实现。如下图所示

刚才我们发现p1对象的isa指针在经过KVO监听之后已经指向了NSKVONotifyin_Person类对象，NSKVONotifyin_Person其实是Person的子类，那么也就是说其superclass指针是指向Person类对象的，NSKVONotifyin_Person是runtime在运行时生成的。那么p1对象在调用setAge方法的时候，肯定会根据p1的isa找到NSKVONotifyin_Person，在NSKVONotifyin_Person中找setage的方法及实现。

经过查阅资料我们可以了解到。
NSKVONotifyin_Person中的setAge方法中其实调用了 Fundation框架中C语言函数 _NSSetLongLongValueAndNotify，_NSSetLongLongValueAndNotify内部做的操作相当于，首先调用willChangeValueForKey 将要改变方法，之后调用父类的setAge方法对成员变量赋值，最后调用didChangeValueForKey已经改变方法。didChangeValueForKey中会调用监听器的监听方法，最终来到监听者的observeValueForKeyPath方法中。

我们验证一下，NSKVONotifyin_Person的父类是不是Person，断点直接调试如下


(lldb) p/x p1->isa
(Class) $7 = 0x000001a280c810e5 NSKVONotifying_Person
(lldb) p/x [NSKVONotifying_Person superclass]
(Class) $8 = 0x0000000100f810e8 Person

验证KVO真的如上面所讲的方式实现

可以发现在添加KVO监听之前，p1和p2的setAge方法实现的地址相同，而经过KVO监听之后，p1的setAge方法实现的地址发生了变化，我们通过打印方法实现来看一下前后的变化发现，确实如我们上面所讲的一样，p1的setAge方法的实现由Person类方法中的setAge方法转换为了C语言的Foundation框架的_NSSetLongLongValueAndNotify函数。

扩展：我们可以Foundation框架中会根据属性的类型，调用不同的方法。例如我们之前定义的NSInteger类型的age属性，那么我们看到Foundation框架中调用的_NSsetIntValueAndNotify函数。那么我们把age的属性类型变为double重新打印一遍。

我们发现调用的函数变为了_NSSetDoubleValueAndNotify，那么这说明Foundation框架中有许多此类型的函数，通过属性的不同类型调用不同的函数。
那么我们可以推测Foundation框架中还有很多例如_NSSetBoolValueAndNotify、_NSSetCharValueAndNotify、_NSSetFloatValueAndNotify、_NSSetLongValueAndNotify等等函数。

NSKVONotifyin_Person内部结构

首先我们知道，NSKVONotifyin_Person作为Person的子类，其superclass指针指向Person类，并且NSKVONotifyin_Person内部一定对setAge方法做了单独的实现，那么NSKVONotifyin_Person同Person类的差别可能就在于其内存储的对象方法及实现不同。
我们通过runtime分别打印Person类对象和NSKVONotifyin_Person类对象内存储的对象方法


- (void)studyKVO {
    Person *p2 = [[Person alloc] init];
    p2.age = 12;
    Person *p1 = [[Person alloc] init];
    p1.age = 12;
    p1.name = @"xiaoXiao";
    [p1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
    p1.age = 22;
    
    
    [self printMethods:object_getClass(p1)];
    [self printMethods:object_getClass(p2)];
    [self printMethods:[p1 class]]; //不要用这个因为，苹果给我们重新啦NSKVONotifying_Person -（Class）class方法
    [p1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];//一定要在removeObserver之前调用
}

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context {
    NSLog(@"对象%@改变%@ 那个属：%@", object, change, keyPath);
}

- (void) printMethods:(Class)cls
{
    unsigned int count ;
    Method *methods = class_copyMethodList(cls, &count);
    NSMutableString *methodNames = [NSMutableString string];
    [methodNames appendFormat:@"%@ - ", cls];
    
    for (int i = 0 ; i < count; i++) {
        Method method = methods[i];
        NSString *methodName  = NSStringFromSelector(method_getName(method));
        [methodNames appendString: methodName];
        [methodNames appendString:@" "];
    }
    
    NSLog(@"%@",methodNames);
    free(methods);
    
}
//结果如下：
2019-08-24 15:39:13.452790+0800 YStudyDown[3713:638240] NSKVONotifying_Person - setAge: class dealloc _isKVOA
2019-08-24 15:39:13.452942+0800 YStudyDown[3713:638240] Person - setAge: age .cxx_destruct name setName:

如果NSKVONotifyin_Person不重写class方法，那么当对象要调用class对象方法的时候就会一直向上找来到nsobject，而nsobect的class的实现大致为返回自己isa指向的类，返回p1的isa指向的类那么打印出来的类就是NSKVONotifyin_Person，但是apple不希望将NSKVONotifyin_Person类暴露出来，并且不希望我们知道NSKVONotifyin_Person内部实现，所以在内部重写了class类，直接返回Person类，所以外界在调用p1的class对象方法时，是Person类。这样p1给外界的感觉p1还是Person类，并不知道NSKVONotifyin_Person子类的存在。

NSLog(@"%@,%@",[p1 class],[p2 class]);
// 打印结果 Person,Person

//我们可以猜测NSKVONotifyin_Person内重写的class内部实现大致为
- (Class) class {
     // 得到类对象，在找到类对象父类
     return class_getSuperclass(object_getClass(self));
}

验证didChangeValueForKey:内部会调用observer的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法


- (void)setAge:(NSInteger)age
{
    NSLog(@"setAge:");
    _age = age;
}
- (void)willChangeValueForKey:(NSString *)key
{
    NSLog(@"willChangeValueForKey: - begin");
    [super willChangeValueForKey:key];
    NSLog(@"willChangeValueForKey: - end");
}
- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key
{
    NSLog(@"didChangeValueForKey: - begin");
    [super didChangeValueForKey:key];
    NSLog(@"didChangeValueForKey: - end");
}

再次运行来查看didChangeValueForKey的方法内运行过程，通过打印内容可以看到，确实在didChangeValueForKey方法内部已经调用了observer的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法。

2019-08-24 15:47:26.062629+0800 YStudyDown[3717:639287] willChangeValueForKey: - begin
2019-08-24 15:47:26.062675+0800 YStudyDown[3717:639287] willChangeValueForKey: - end
2019-08-24 15:47:26.062691+0800 YStudyDown[3717:639287] setAge:
2019-08-24 15:47:26.062706+0800 YStudyDown[3717:639287] didChangeValueForKey: - begin
2019-08-24 15:47:26.062845+0800 YStudyDown[3717:639287] 对象<Person: 0x281c6c4c0>改变{
    kind = 1;
    new = 22;
    old = 12;
} 那个属：age
2019-08-24 15:47:26.062872+0800 YStudyDown[3717:639287] didChangeValueForKey: - end

回答解答

iOS用什么方式实现对一个对象的KVO？（KVO的本质是什么？）
答. 当一个对象使用了KVO监听，iOS系统会修改这个对象的isa指针，改为指向一个全新的通过Runtime动态创建的子类(NSKVONotifyin_Xxxx)，子类拥有自己的set方法实现，set方法实现内部会顺序调用willChangeValueForKey方法、原来的setter方法实现、didChangeValueForKey方法，而didChangeValueForKey方法内部又会调用监听器的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:监听方法。
如何手动触发KVO
答. 被监听的属性的值被修改时，就会自动触发KVO。如果想要手动触发KVO，则需要我们自己调用willChangeValueForKey和didChangeValueForKey方法即可在不改变属性值的情况下手动触发KVO，并且这两个方法缺一不可。

参考文章：https://www.jianshu.com/p/5477cf91bb32

iOS底层原理之KVO本质

什么是KVO

探寻KVO底层实现原理

KVO底层实现分析

验证KVO真的如上面所讲的方式实现

NSKVONotifyin_Person内部结构

验证didChangeValueForKey:内部会调用observer的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法

回答解答

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