@blueGhost 2017-06-30T09:16:51.000000Z 字数 6329 阅读 1661

runtime04-KVO-internal-implementation

iOS

参考文献：
Apple官方文档 Key-Value Observing Programming Guide
KVO internal implementation
NShisper Key-Value Observing tutorial

一、KVO的内部实现

1.要点：

KVO内部通过isa-swizzling实现

当对某个对象注册KVO，则被观察对象的isa指针会指向一个新的class（我们姑且叫做“中间人class”intermediate class）

这个新的class已经不是原来对象的class，充其量只是一个中间代理，因此apple不推荐直接通过isa指针取出对象的class，而是推荐用class方法

代理class重写了property的setter 等相关方法的IMP实现，以便即使通知观察者property的变动（变量初始化的通知是怎么弄的还得查纠）

代理class和原来真正的class之间有某种关联并且对外隐藏，使得原来class维持的信息依旧有效（比如继承链）

为什么不直接swizzle property的setter等方法，而是swizzle isa呢，因为直接交换set／get，会导致所有该class的instances都加入了这些新逻辑

二、代码验证：

1.上代码

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "FFPerson.h"
#import <objc/runtime.h>
#import <objc/message.h>
void printChar(char *ch);
NSArray * ClassMethodNames(Class c);
void printDes(NSString *name, id obj);
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // insert code here...
        FFPerson *p1 = [[FFPerson alloc]init];
        FFPerson *p2 = [[FFPerson alloc]init];
        FFPerson *p3 = [[FFPerson alloc]init];
        [p2 addObserver:p2 forKeyPath:@"name" options:0 context:NULL];
        [p3 addObserver:p3 forKeyPath:@"info" options:0 context:NULL];
        printDes(@"p1", p1);
        printDes(@"p2", p2);
        printDes(@"p3", p3);
//        obj->isa，isa指针指向obj对象的class，class包含了obj对象关于类的信息和实现
//        object_getClass(obj)相当于旧版runtime的obj->isa，目前版本的isa已经对外不可见了
        printf("Using libobjc setName, p1: %p, p2: %p, p3: %p\n",
               method_getImplementation(class_getInstanceMethod(object_getClass(p1),
                                                                @selector(setName:))),
               method_getImplementation(class_getInstanceMethod(object_getClass(p2),
                                                                @selector(setName:))),
               method_getImplementation(class_getInstanceMethod(object_getClass(p3),
                                                                @selector(setName:))));
        printf("Using libobjc name, p1: %p, p2: %p, p3: %p\n",
               method_getImplementation(class_getInstanceMethod(object_getClass(p1),
                                                                @selector(name))),
               method_getImplementation(class_getInstanceMethod(object_getClass(p2),
                                                                @selector(name))),
               method_getImplementation(class_getInstanceMethod(object_getClass(p3),
                                                                @selector(name))));
        printf("Using libobjc setInfo,  p1: %p, p2: %p, p3: %p\n",
               method_getImplementation(class_getInstanceMethod(object_getClass(p1),
                                                                @selector(setInfo:))),
               method_getImplementation(class_getInstanceMethod(object_getClass(p2),
                                                                @selector(setInfo:))),
               method_getImplementation(class_getInstanceMethod(object_getClass(p3),
                                                                @selector(setInfo:))));
        printf("Using libobjc info, p1: %p, p2: %p, p3: %p\n",
               method_getImplementation(class_getInstanceMethod(object_getClass(p1),
                                                                @selector(info))),
               method_getImplementation(class_getInstanceMethod(object_getClass(p2),
                                                                @selector(info))),
               method_getImplementation(class_getInstanceMethod(object_getClass(p3),
                                                                @selector(info))));
    }
    return 0;
}
void printDes(NSString *name, id obj){
    NSString *des = [NSString stringWithFormat: @"%@: %@\n\tNSObject class %s\n\tlibobjc class %s\n\timplements methods <%@> \n\tsuperClass %s",
                     name,
                     obj,
                     class_getName([obj class]),
                     class_getName(object_getClass(obj)),
                     [ClassMethodNames(object_getClass(obj)) componentsJoinedByString:@", "],
                     class_getName(class_getSuperclass(object_getClass(obj)))];
    printf("%s\n", [des UTF8String]);
}
NSArray * ClassMethodNames(Class c){
    NSMutableArray *arr = [NSMutableArray array];
    uint methodCount;
    Method *methodList = class_copyMethodList(c, &methodCount);
    for (uint i = 0; i < methodCount; i++) {
        [arr addObject:NSStringFromSelector(method_getName(methodList[i]))];
    }
    free(methodList);
    return arr;
}

FFPerson的内容：

//FFPerson.h
@interface FFPerson : NSObject
@property(nonatomic, copy)NSString *name;
@property(nonatomic, strong)NSDictionary *info;
@end
//FFPerson.m
@implementation FFPerson
@end

打印结果：

p1: <FFPerson: 0x1003017d0>
    NSObject class FFPerson
    libobjc class FFPerson
    implements methods <setInfo:, .cxx_destruct, info, name, setName:> 
    superClass NSObject
p2: <FFPerson: 0x1003030f0>
    NSObject class FFPerson
    libobjc class NSKVONotifying_FFPerson
    implements methods <setInfo:, setName:, class, dealloc, _isKVOA> 
    superClass FFPerson
p3: <FFPerson: 0x100303110>
    NSObject class FFPerson
    libobjc class NSKVONotifying_FFPerson
    implements methods <setInfo:, setName:, class, dealloc, _isKVOA> 
    superClass FFPerson
Using libobjc setName, p1: 0x1000012e0, p2: 0x7fff879f0957, p3: 0x7fff879f0957
Using libobjc name, p1: 0x1000012c0, p2: 0x1000012c0, p3: 0x1000012c0
Using libobjc setInfo,  p1: 0x100001340, p2: 0x7fff879f0957, p3: 0x7fff879f0957
Using libobjc info, p1: 0x100001320, p2: 0x100001320, p3: 0x100001320

2.分析

1.证明obj的isa被swizzle了：

苹果的class方法（[obj class]）对外还是返回原始的class，而不是swizzle后的class（下面第二行）

通过runtime API，object_getClass(obj)，直接通过isa取出class，发现isa指向的是NSKVONotifying_FFPerson，终于原形毕露了，也证明了isa被swizzled了。

这里说明一下object_getClass(obj)方法的效果和obj->isa效果一致（起码目前看起来是，后续是否这样取决于苹果爸爸的实现了），这是由于新版本runtime，苹果爸爸不再对外开放isa指针的访问了，而是封装起来了。

p2: <FFPerson: 0x1003030f0>
    NSObject class FFPerson
    libobjc class NSKVONotifying_FFPerson

2.证明苹果通过使代理的class继承自原始的class来保证原有的继承链和相关的类信息，具体到本例，就是NSKVONotifying_FFPerson的superClass是FFPerson
第三行打印出isa指向的class为NSKVONotifying_FFPerson
第四行打印出NSKVONotifying_FFPerson的方法列表
第五行打印出NSKVONotifying_FFPerson的superClass

p2: <FFPerson: 0x1003030f0>
    NSObject class FFPerson
    libobjc class NSKVONotifying_FFPerson
    implements methods <setInfo:, setName:, class, dealloc, _isKVOA> 
    superClass FFPerson

3.证明在代理类中，setter方法的IMP实现改变了
第二、四行，打印出getter，发现getter的IMP并没有被改变，因为没有这个必要。
第一、三行，p2,p3，不管是setName还是setInfo，都指向了同一个IMP实现，这说明，有一个统一的IMP处理KVO(实际上，是针对每个支持KVO的变量的类型来区分的，相同的变量类型具有相同的IMP)

Using libobjc setName, p1: 0x1000012e0, p2: 0x7fff879f0957, p3: 0x7fff879f0957
Using libobjc name, p1: 0x1000012c0, p2: 0x1000012c0, p3: 0x1000012c0
Using libobjc setInfo,  p1: 0x100001340, p2: 0x7fff879f0957, p3: 0x7fff879f0957
Using libobjc info, p1: 0x100001320, p2: 0x100001320, p3: 0x100001320

4.基于3，那么新的IMP实现是什么？我们调试一下打印出来，它是_NSSetObjectValueAndNotify，在Foundation.framework中。

(lldb) expr (IMP) 0x7fff879f0957
(IMP) $0 = 0x00007fff879f0957 (Foundation`_NSSetObjectValueAndNotify)

如果对Foundation包执行“nm -a”命令，可以梳理出所有方法，同时聪明的你发现了，苹果KVO能够支持的property类型都在下面的方法对应上了，除了下面的类型，其它类型不支持KVO。
同时我们知道了，由于name／info属性，都是Object类型（NSString/NSDictionary），所以打印出来的IMP都是0x7fff879f0957，都指向了_NSSetObjectValueAndNotify。假如info换成int类型，你可以实验一下，地址就不同了。

0013df80 t __NSSetBoolValueAndNotify 
000a0480 t __NSSetCharValueAndNotify 
0013e120 t __NSSetDoubleValueAndNotify 
0013e1f0 t __NSSetFloatValueAndNotify 
000e3550 t __NSSetIntValueAndNotify 
0013e390 t __NSSetLongLongValueAndNotify 
0013e2c0 t __NSSetLongValueAndNotify 
00089df0 t __NSSetObjectValueAndNotify 
0013e6f0 t __NSSetPointValueAndNotify 
0013e7d0 t __NSSetRangeValueAndNotify 
0013e8b0 t __NSSetRectValueAndNotify 
0013e550 t __NSSetShortValueAndNotify 
0008ab20 t __NSSetSizeValueAndNotify 
0013e050 t __NSSetUnsignedCharValueAndNotify 
0009fcd0 t __NSSetUnsignedIntValueAndNotify 
0013e470 t __NSSetUnsignedLongLongValueAndNotify 
0009fc00 t __NSSetUnsignedLongValueAndNotify 
0013e620 t __NSSetUnsignedShortValueAndNotify