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@MicroCai 2016-05-20T12:09:46.000000Z 字数 8828 阅读 21314

KVO 和 KVC 的使用和实现

Archives iOS

了解 KVO/KVC

KVO/KVC 是观察者模式在 Objective-C 中的实现，以非正式协议（Category）的形式被定义在 NSObject 中。从协议的角度看，是定义了一套让开发者遵守的规范和使用的方法。在 Cocoa 的 MVC 框架中，架起 ViewController 和 Model 沟通的桥梁。

  1. // "NSKeyValueObserving.h"
  2. @interface NSObject(NSKeyValueObserving)
  4. // "NSKeyValueCoding.h"
  5. @interface NSObject(NSKeyValueCoding)

KVO 即 Key-Value-Observing，顾名思义用于观察键值

  1. //通过此方法即可添加对象的观察者
  2. - (void)addObserver:(NSObject *)observer
  3.          forKeyPath:(NSString *)keyPath
  4.             options:(NSKeyValueObservingOptions)options
  5.             context:(void *)context;

KVC 即 Key-Value-Coding，用于键值编码

  1. - (id)valueForKey:(NSString *)key;  
  2. - (void)setValue:(id)value forKey:(NSString *)key;  
  3. - (id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath;  
  4. - (void)setValue:(id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath;

如何使用 KVO/KVC

简单使用

为了让各位童鞋更好的理解，下面主要使用例子讲解 KVO/KVC 的使用

先定义一个 Persson 类，当做被观察的对象

  1. //Person.h
  3. #import <Foundation/Foundation.h>
  5. @interface Person : NSObject
  6. @end
  1. // Person.m
  3. #import "Person.h"
  5. @interface Person () {
  6.     NSString *address; //地址
  7.     CGFloat weight; //体重
  8. }
  10. @property (nonatomic, copy) NSString *name; //名字
  11. @property (nonatomic, assign) NSInteger age; //年龄
  13. @end
  15. @implementation Person 
  16. @end

再定义一个 PersonObserver 类，用于观察 Person

  1. //PersonObserver.h
  3. #import <Foundation/Foundation.h>
  5. @interface PersonObserver : NSObject
  7. @end
  1. //PersonObserver.m
  3. #import "PersonObserver.h"
  5. @implementation PersonObserver
  7. //观察者需要实现的方法
  8. - (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary *)change context:(void *)context
  9. {
  10.     NSLog(@"old: %@", [change objectForKey:NSKeyValueChangeOldKey]);
  11.     NSLog(@"old: %@", [change objectForKey:NSKeyValueChangeNewKey]);
  12.     NSLog(@"context: %@", context);
  13. }
  15. @end

观察者和被观察者准备就绪，即可进行测试

  1. // 测试 KVO & KVC
  3. - (void)testMethod
  4. {
  5.     Person *aPerson = [[Person alloc] init];
  7.     PersonObserver *aPersonObserver = [[PersonObserver alloc] init];
  9.     //添加观察者
  10.     //也可以观察 age、address、weight
  11.     [aPerson addObserver:aPersonObserver
  12.               forKeyPath:@"name"
  13.                  options:(NSKeyValueObservingOptionNew|NSKeyValueObservingOptionOld)
  14.                  context:@"this is a context"];
  16.     //设置key的value值，aPersonObserver接收到通知
  17.     [aPerson setValue:@"LiLei" forKey:@"name"];
  18.     NSLog(@"name: %@", [aPerson valueForKey:@"name"]);
  20.     //移除观察者
  21.     [aPerson removeObserver:aPersonObserver forKeyPath:@"name"];
  22. }

当代码执行到第16行时，aPersonObserver 接收到通知，打印 change 和 context 值。整个代码的执行结果如下：

  1. 2015-01-30 01:26:41.997 HelloWorld[4132:1588732] old: <null>
  2. 2015-01-30 01:26:41.997 HelloWorld[4132:1588732] new: LiLei
  3. 2015-01-30 01:26:41.997 HelloWorld[4132:1588732] context: this is a context
  4. 2015-01-30 01:26:41.997 HelloWorld[4132:1588732] name: LiLei

如果 Person 类里面还有个 Job 的属性

  1. @property (nonautomic, strong) Job *aJob; //工作
  1. #import <Foundation/Foundation.h>
  2. @interface Job : NSObject
  4. @property (nonautomic, copy) NSString *companyName; //公司名字
  5. @property (nonautomic, assign) CGFloat salary; //薪水
  7. @end

要观察和设置 Person 的薪水，只要这么写就可以

  1. // 观察 salary
  2. [aPerson addObserver:aPersonObserver
  3.               forKeyPath:@"aJob.salary"
  4.                  options:(NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld)
  5.                  context:@"this is a context"];
  7. //设置月薪：20k
  8.  [aPerson setValue:@"20000.0" forKey:@"aJob.salary"];

操作集合

如果 Person 需要车，就添加 cars 属性，于是就有了很多车

  1. @property (nonautomic, copy) NSArray *cars; //很多车

对 NSArray *cars 这种有序集合属性的操作有两种方法

  1. /**
  2.  * 有序集合的操作
  3.  * 将所有方法 <Key> 替换成 Cars，且首字母大写
  4.  */
  6. //必须实现，对应于NSArray的基本方法count: 
  7. -countOf<Key>
  9. //这两个必须实现一个，对应于 NSArray 的方法 objectAtIndex: 和 objectsAtIndexes:  
  10. -objectIn<Key>AtIndex:  
  11. -<Key>AtIndexes:  
  13. //不是必须实现的，但实现后可以提高性能，其对应于 NSArray 方法 getObjects:range:
  14. -get<Key>:range:   
  16. //两个必须实现一个，类似 NSMutableArray 的方法 insertObject:atIndex: 和 insertObjects:atIndexes: 
  17. -insertObject:in<Key>AtIndex:  
  18. -insert<Key>:atIndexes:   
  20. //两个必须实现一个，类似于 NSMutableArray 的方法 removeObjectAtIndex: 和 removeObjectsAtIndexes:
  21. -removeObjectFrom<Key>AtIndex:  
  22. -remove<Key>AtIndexes:  
  24. //可选的，如果在此类操作上有性能问题，就需要考虑实现之 
  25. -replaceObjectIn<Key>AtIndex:withObject:  
  26. -replace<Key>AtIndexes:with<Key>:

相对应的，像 NSSet 这种无序集合同样也有如下的方法可以使用

  1. /**
  2.  * 无序集合的操作
  3.  * 将所有方法 <Key> 替换成 Cars，且首字母大写
  4.  */
  6. //必须实现，对应于NSArray的基本方法count: 
  7. -countOf<Key>   
  9. //这两个必须实现一个，对应于 NSArray 的方法 objectAtIndex: 和 objectsAtIndexes:
  10. -objectIn<Key>AtIndex:  
  11. -<key>AtIndexes:  
  13. //不是必须实现的，但实现后可以提高性能，其对应于 NSArray 方法 getObjects:range: 
  14. -get<Key>:range:   
  16. //两个必须实现一个，类似 NSMutableArray 的方法 insertObject:atIndex: 和 insertObjects:atIndexes:  
  17. -insertObject:in<Key>AtIndex:  
  18. -insert<Key>:atIndexes:  
  20. //两个必须实现一个，类似于 NSMutableArray 的方法 removeObjectAtIndex: 和 removeObjectsAtIndexes: 
  21. -removeObjectFrom<Key>AtIndex:  
  22. -remove<Key>AtIndexes:  
  24. //这两个都是可选的，如果在此类操作上有性能问题，就需要考虑实现之
  25. -replaceObjectIn<Key>AtIndex:withObject:  
  26. -replace<Key>AtIndexes:with<Key>:

但是，如果要使用这些方法，开发者需自己实现一遍，所以使用上相对麻烦。

键值验证（KVV，Key-Value Validate）

KVC 提供了键值验证（KVV）机制，让开发者有机会能够挽回错误，保证数据的一致性。开发者需先调用下面

  1. - (BOOL)validateValue:(inout id *)ioValue forKey:(NSString *)inKey error:(out NSError **)outError;

这个方法会默认调用的实现方法如下

  1. - (BOOL)validate<Key>:error:

举个例子，上面的例子中，希望能够验证 Person 的属性 name 不为空，就可以这么写

  1. // 测试 KVV
  3. - (void)testMethod
  4. {
  5.     Person *aPerson = [[Person alloc] init];
  6.     PersonObserver *aPersonObserver = [[PersonObserver alloc] init];
  8.     //添加观察者
  9.     [aPerson addObserver:aPersonObserver
  10.               forKeyPath:@"name"
  11.                  options:(NSKeyValueObservingOptionNew|NSKeyValueObservingOptionOld)
  12.                  context:@"this is a context"];
  15.     NSString *name = @"LiLei";
  16.     NSString *key = @"name";
  17.     NSError *error = nil;
  19.     // KVV 验证
  20.     BOOL isLegalName = [aPerson validateValue:&name forKey:key error:&error];
  22.     if (isLegalName) {
  23.         NSLog(@"it's a legal name.");
  24.         [aPerson setValue:name forKey:key];
  25.     }else{
  26.         NSLog(@"the name is illegal.");
  27.     }
  29.     //移除观察者
  30.     [aPerson removeObserver:aPersonObserver forKeyPath:@"name"];
  31. }
  1. //Person.m 
  2. //Person.m 文件新增验证名字的KVV方法
  4. @implementation Person
  6. - (BOOL)validateName:(NSString **)name error:(NSError * __autoreleasing *)outError
  7. {
  8.     if ((*name).length == 0)
  9.     {
  10.         (*name) = @"default name";
  11.         return NO;
  12.     }
  14.     return YES;
  15. }
  17. @end

集合操作符（Collection Operator）

集合运算符是一种特殊的 key path，通过 - (id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath 方法获取集合中的信息，其格式如下：

集合运算符（Collection Operator）

由数值组成的集合，总共有 5 中操作符

使用示例

  1. //假设在 Person 类中还有个存储数值的数组 array 
  3. //获取array 中的所有数值的和
  4. CGFloat sum = [aPerson valueForKeyPath:@"@sum.array"];
  5. //获取 array 中所有数值的平均数
  6. CGFloat avg = [aPerson valueForKeyPath:@"@avg.array"];

由对象组成的集合有 2 种操作符

由数组组成的集合（集合中有集合）有如下 3 种操作符。

由于 Set 中的元素本身就是不重复的，所以没有 unionOfSets 操作符。

手动键值观察

通过自动属性，建立键值观察，都属于自动键值观察。因为使用这种方法，只要设置键值，就会自动发出通知。而手动键值观察，不能使用自动化属性，需要自己写 setter/getter 方法，手动发送通知。

  1. //手动通知的实现
  3. @interface Person : NSObject
  4. {
  5.     NSString *name;
  6. }
  8. - (NSString *)name;
  9. - (void)setName:(int)theName;
  11. @end
  13. @implementation Person
  15. - (id) init
  16. {
  17.     self = [super init];
  19.     if (nil != self) {
  20.         name = @"LiLei";
  21.     }
  23.     return self;
  24. }
  26. - (NSString *)name
  27. {
  28.     return name;
  29. }
  31. - (void)setName:(NSString *)theName
  32. {
  33.     //发送通知：键值即将改变
  34.     [self willChangeValueForKey:@"name"];
  35.     name = theName;
  36.     //发送通知：键值已经修改
  37.     [self didChangeValueForKey:@"name"];
  38. }
  40. /**
  41.  *  当设置键值之后，通过此方法，决定是否发送通知
  42.  */
  43. + (BOOL) automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key
  44. {
  45.     //当 key 为 name时，手动发送通知
  46.     if ([key isEqualToString:@"age"]) {
  47.         return NO;
  48.     }
  50.     //当为其他key时，自动发送通知
  51.     return [super automaticallyNotifiesObserversForKey:key];
  52. }
  54. @end

设置属性之间的依赖

假如有个 Person 类，类里有三个属性，fullName、firstName、lastName。按照之前的知识，如果需要观察名字的变化，就要分别添加 fullName、firstName、lastName 三次观察，非常麻烦。如果能够只观察 fullName，并建立 fullName 和 firstName、lastName 的某种依赖关系，当发生变化时，也受到通知，那该多好啊！

KVC 刚好提供这种键之间的依赖方法，格式如下

  1. + (NSSet *)keyPathsForValuesAffecting<Key>;

这方法使得 Key 之间能够建立依赖关系，为了便于说明，直接用 属性依赖 这个词代替 Key 之间的依赖。含义不同，结果一致。

下面就使用这种方法解决 Key 之间的依赖关系。

Person 类为被观察者

  1. //Person.h
  3. #import <Foundation/Foundation.h>
  5. @interface Person : NSObject
  6. @end
  1. //Person.m
  3. #import "Person.h"
  5. @interface Person ()
  7. @property (nonatomic, copy) NSString *fullName; //名字，依赖于firstName、lastName
  8. @property (nonatomic, copy) NSString *firstName;
  9. @property (nonatomic, copy) NSString *lastName;
  11. @end
  13. @implementation Person
  15. //设置属性依赖：fullName属性依赖于firstName、lastName
  16. //如果观察name，当firstName、lastName发生变化时，观察者也会收到name变化通知
  17. + (NSSet *)keyPathsForValuesAffectingFullName
  18. {
  19.     NSSet *set = [NSSet setWithObjects:@"firstName", @"lastName", nil];
  20.     return set;
  21. }
  23. @end

PersonObserver 类为观察者

  1. //PersonObserver.h
  3. #import <Foundation/Foundation.h>
  5. @interface PersonObserver : NSObject
  6. @end
  1. //PersonObserver.m
  3. #import "PersonObserver.h"
  5. @implementation PersonObserver
  7. //观察者需要实现的方法
  8. - (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary *)change context:(void *)context
  9. {
  10.     NSLog(@"observer receive change infomation");
  11. }
  13. @end

准备就绪，就可以测试依赖的属性了

  1. - (void)testMethod
  2. {
  3.     Person *aPerson = [[Person alloc] init];
  5.     PersonObserver *aPersonObserver = [[PersonObserver alloc] init];
  7.     //观察fullName属性
  8.     [aPerson addObserver:aPersonObserver
  9.               forKeyPath:@"fullName"
  10.                  options:(NSKeyValueObservingOptionNew|NSKeyValueObservingOptionOld)
  11.                  context:@"this is a context"];
  13.     //设置firstName时，aPersonObserver仍然会收到name变化的通知
  14.     [aPerson setValue:@"LiLei" forKey:@"firstName"];
  16.     //移除观察者
  17.     [aPerson removeObserver:aPersonObserver forKeyPath:@"fullName"];
  18. }

输出结果，发现虽然观察的是 fullName，但是当修改 firstName 的时候，观察者也会收到 fullName 变化的通知，达到了我们的期望。

  1. 2015-01-30 06:32:20.527 HelloWorld[28005:130136] observer receive change infomation

理解 KVO/KVC 的实现

KVO 是通过 isa-swizzling 实现的。

基本的流程就是编译器自动为被观察对象创造一个派生类，并将被观察对象的isa 指向这个派生类。如果用户注册了对某此目标对象的某一个属性的观察，那么此派生类会重写这个方法，并在其中添加进行通知的代码。Objective-C 在发送消息的时候，会通过 isa 指针找到当前对象所属的类对象。而类对象中保存着当前对象的实例方法，因此在向此对象发送消息时候，实际上是发送到了派生类对象的方法。由于编译器对派生类的方法进行了 override，并添加了通知代码，因此会向注册的对象发送通知。注意派生类只重写注册了观察者的属性方法。

参考资料
[1] Apple Documentation: Key-Value Coding Programming Guide
[2] objc中国 - 卢思豪：KVC 和 KVO
[3] wangzz：KVC/KVO原理详解及编程指南
[4] 飘飘白云：深入浅出Cocoa 详解键值观察（KVO）及其实现机理
[5] iliunian：iOS编程——Objective-C KVO/KVC机制
[6] 低下自己的心：object-c编程tips-KVO，KVC浅析

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