KVO键值观察运用及其原理

1、概念

KVO(Key-Value Observing)，意为键值观察，它来源于设计者模式的观察者模式,它的基本思想是：

一个目标对象管理所有依赖它的观察者对象，并在它自身的状态发生改变时主动通知其观察者对象，这个主动通知通常是通过实现调用各观察者所提供的方法。观察者模式可以较完美的将目标对象和观察者对象解耦，可达到低耦合的理想状态。

2、原理

KVO在Apple中的API文档如下：

Automatic key-value observing is implemented using a technique called isa-swizzling… When an observer is registered for an attribute of an object the isa pointer of the observed object is modified, pointing to an intermediate class rather than at the true class …

KVO 的实现依赖于 Objective-C 强大的 Runtime,从以上Apple 的文档可以看出苹果对于KVO机制的实现是一笔带过，而具体的细节没有过多的描述，但是我们可以通过Runtime的所提供的方法去探索，关于KVO机制的底层实现原理。

基本的原理：

当观察某对象A时，KVO机制动态创建一个对象A当前类的子类，并为这个新的子类重写了被观察属性keyPath的setter 方法。setter 方法随后负责通知观察对象属性的改变状况。

深入剖析：

Apple 使用了 isa 混写（isa-swizzling）来实现 KVO 。当观察对象A时，KVO机制动态创建一个新的名为： NSKVONotifying_A的新类，该类继承自对象A的本类，且KVO为NSKVONotifying_A重写观察属性的setter 方法，setter 方法会负责在调用原 setter 方法之前和之后，通知所有观察对象属性值的更改情况。（备注： isa 混写（isa-swizzling）isa：is a kind of ； swizzling：混合，搅合；）

①NSKVONotifying_A类剖析：在这个过程，被观察对象的 isa 指针从指向原来的A类，被KVO机制修改为指向系统新创建的子类 NSKVONotifying_A类，来实现当前类属性值改变的监听；

所以当我们从应用层面上看来，完全没有意识到有新的类出现，这是系统“隐瞒”了对KVO的底层实现过程，让我们误以为还是原来的类。但是此时如果我们创建一个新的名为“NSKVONotifying_A”的类()，就会发现系统运行到注册KVO的那段代码时程序就崩溃，因为系统在注册监听的时候动态创建了名为NSKVONotifying_A的中间类，并指向这个中间类了。

（isa 指针的作用：每个对象都有isa 指针，指向该对象的类，它告诉 Runtime 系统这个对象的类是什么。所以对象注册为观察者时，isa指针指向新子类，那么这个被观察的对象就神奇地变成新子类的对象（或实例）了。） 因而在该对象上对 setter 的调用就会调用已重写的 setter，从而激活键值通知机制。

—>我猜，这也是KVO回调机制，为什么都俗称KVO技术为黑魔法的原因之一吧：内部神秘、外观简洁。

②子类setter方法剖析：KVO的键值观察通知依赖于 NSObject 的两个方法:willChangeValueForKey:和 didChangevlueForKey:，在存取数值的前后分别调用2个方法：

被观察属性发生改变之前，willChangeValueForKey:被调用，通知系统该 keyPath 的属性值即将变更；当改变发生后， didChangeValueForKey: 被调用，通知系统该 keyPath 的属性值已经变更；之后， observeValueForKey:ofObject:change:context: 也会被调用。且重写观察属性的setter 方法这种继承方式的注入是在运行时而不是编译时实现的。

3、拓展

** 1.与KVC的不同？**
KVC(键值编码)，即Key-Value Coding，一个非正式的Protocol，使用字符串(键)访问一个对象实例变量的机制。而不是通过调用Setter、Getter方法等 显式的存取方式去访问。
KVO(键值监听)，即Key-Value Observing，它提供一种机制,当指定的对象的属性被修改后,对象就会接受到通知，前提是执行了setter方法、或者使用了 KVC赋值。

2.和notification(通知)的区别？
notification比KVO多了发送通知的一步。
两者都是一对多，但是对象之间直接的交互，notification明显得多，需要notificationCenter来做为中间交互。而KVO如我们介绍的，设置观察者->处理属性变化，至于中间通知这一环，则隐秘多了，只留一句“交由系统通知”，具体的可参照以上实现过程的剖析。

notification的优点是监听不局限于属性的变化，还可以对多种多样的状态变化进行监听，监听范围广，例如键盘、前后台等系统通知的使用也更显灵活方便。
3.与delegate的不同？
和delegate一样，KVO和NSNotification的作用都是类与类之间的通信。但是与delegate不同的是：
这两个都是负责发送接收通知，剩下的事情由系统处理，所以不用返回值；而delegate 则需要通信的对象通过变量(代理)联系；
delegate只是一对一，而这两个可以一对多。

4.涉及技术：
KVC/KVO实现的根本是Objective-C的动态性和runtime，以及访问器方法的实现；

总结:

对比其他的回调方式，KVO机制的运用的实现，更多的由系统支持，相比notification、delegate等更简洁些，并且能够提供观察属性的最新值以及原始值；但是相应的在创建子类、重写方法等等方面的内存消耗是很巨大的。所以对于两个类之间的通信，我们可以根据实际开发的环境采用不同的方法，使得开发的项目更加简洁实用。
另外需要注意的是，由于这种继承方式的注入是在运行时而不是编译时实现的，如果给定的实例没有观察者，那么KVO不会有任何开销，因为此时根本就没有KVO代码存在。但是即使没有观察者，委托和NSNotification还是得工作，这也是KVO此处零开销观察的优势。