iOSKVC 底层原理探索

2020-10-26 本文已影响0人携YOU手同行

一，概念

KVC（Key-value coding）键值编码，单看这个名字可能不太好理解。其实翻译一下就很简单了，就是指iOS的开发中，可以允许开发者通过Key名直接访问对象的属性，或者给对象的属性赋值。而不需要调用明确的存取方法。这样就可以在运行时动态地访问和修改对象的属性。而不是在编译时确定，这也是iOS开发中的黑魔法之一。很多高级的iOS开发技巧都是基于KVC实现的。

二，KVC在iOS中的定义

无论是Swift还是Objective-C，KVC的定义都是对NSObject的扩展来实现的(Objective-C中有个显式的NSKeyValueCoding类别名，而Swift没有，也不需要)。所以对于所有继承了NSObject的类型，也就是几乎所有的Objective-C对象都能使用KVC(一些纯Swift类和结构体是不支持KVC的)，下面是KVC最为重要的四个方法

- (nullable id)valueForKey:(NSString *)key;                          //直接通过Key来取值
- (void)setValue:(nullable id)value forKey:(NSString *)key;          //通过Key来设值
- (nullable id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath;                  //通过KeyPath来取值
- (void)setValue:(nullable id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath;  //通过KeyPath来设值

当然因为KVC 的定义来自于基础框架的Foundation中，所以没有开源，也就看不到具体代码的实现和原来，所以需要我们借助官方文章来进一步学习和了解。

当然NSKeyValueCoding类别中还有其他的一些方法，下面列举一些

+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly;
//默认返回YES，表示如果没有找到Set<Key>方法的话，会按照_key，_iskey，key，iskey的顺序搜索成员，设置成NO就不这样搜索

- (BOOL)validateValue:(inout id __nullable * __nonnull)ioValue forKey:(NSString *)inKey error:(out NSError **)outError;
//KVC提供属性值正确性验证的API，它可以用来检查set的值是否正确、为不正确的值做一个替换值或者拒绝设置新值并返回错误原因。

- (NSMutableArray *)mutableArrayValueForKey:(NSString *)key;
//这是集合操作的API，里面还有一系列这样的API，如果属性是一个NSMutableArray，那么可以用这个方法来返回。

- (nullable id)valueForUndefinedKey:(NSString *)key;
//如果Key不存在，且没有KVC无法搜索到任何和Key有关的字段或者属性，则会调用这个方法，默认是抛出异常。

- (void)setValue:(nullable id)value forUndefinedKey:(NSString *)key;
//和上一个方法一样，但这个方法是设值。

- (void)setNilValueForKey:(NSString *)key;
//如果你在SetValue方法时面给Value传nil，则会调用这个方法

- (NSDictionary<NSString *, id> *)dictionaryWithValuesForKeys:(NSArray<NSString *> *)keys;
//输入一组key,返回该组key对应的Value，再转成字典返回，用于将Model转到字典。

上面的这些方法在碰到特殊情况或者有特殊需求还是会用到的，所以也是可以了解一下。后面的代码示例会有讲到其中的一些方法。
同时苹果对一些容器类比如NSArray或者NSSet等，KVC有着特殊的实现。建议有基础的或者英文好的开发者直接去看苹果的官方文档，相信你会对KVC的理解更上一个台阶。

三，KVC是怎么寻找Key

KVC是怎么使用的，我相信绝大多数的开发者都很清楚，我在这里就不再写简单的使用KVC来设值和取值的代码了，首先我们来探讨KVC在内部是按什么样的顺序来寻找key的。

setValue for Key.png

当调用setValue：属性值 forKey：@”name“的代码时，底层的执行机制如下：

1 程序优先调用set<Key>:属性值方法，代码通过setter方法完成设置。注意，这里的<key>是指成员变量名，首字母大小写要符合KVC的命名规则，下同
2 如果没有找到setName：方法，KVC机制会检查+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly方法有没有返回YES，默认该方法会返回YES，如果你重写了该方法让其返回NO的话，那么在这一步KVC会执行setValue：forUndefinedKey：方法，不过一般开发者不会这么做。所以KVC机制会搜索该类里面有没有名为_<key>的成员变量，无论该变量是在类接口处定义，还是在类实现处定义，也无论用了什么样的访问修饰符，只在存在以_<key>命名的变量，KVC都可以对该成员变量赋值。
3 如果该类即没有set<key>：方法，也没有_<key>成员变量，KVC机制会搜索_is<Key>的成员变量。
4 和上面一样，如果该类即没有set<Key>：方法，也没有_<key>和_is<Key>成员变量，KVC机制再会继续搜索<key>和is<Key>的成员变量。再给它们赋值。
5 如果上面列出的方法或者成员变量都不存在，系统将会执行该对象的setValue：forUndefinedKey：方法，默认是抛出异常。

如果开发者想让这个类禁用KVC里，那么重写+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly方法让其返回NO即可，这样的话如果KVC没有找到set<Key>:属性名时，会直接用setValue：forUndefinedKey：方法。

3.1 代码验证赋值过程

1 我们对一个类声明了四个属性name,_isName,isName和_name，

@interface LGPerson : NSObject{
    @public
    NSString *_isName;
    NSString *name;
    NSString *isName;
    NSString *_name;

}

2 在控制器中我们先实例化一个person对象，从而对调用KVC 进行赋值过程；

 LGPerson *person = [[LGPerson alloc] init];
   // 1: KVC - 设置值的过程 setValue 分析调用过程
  [person setValue:@"LG_Cooci" forKey:@"name"]

3 在person类中按先后顺序执行setter方法，看看执行的流程

第一步执行setName方法

- (void)setName:(NSString *)name{
    NSLog(@"%s - %@",__func__,name);
}

- (void)_setName:(NSString *)name{
    NSLog(@"%s - %@",__func__,name);
}

- (void)setIsName:(NSString *)name{
    NSLog(@"%s - %@",__func__,name);
}
- (void)_setIsName:(NSString *)name{
    NSLog(@"%s - %@",__func__,name);
}

打印结果

2020-10-28 16:36:11.503798+0800 002-KVC取值&赋值过程[8696:180841] -[LGPerson setName:] - LG_Cooci

第二步，注释掉setName方法再次打印结果

//- (void)setName:(NSString *)name{
//    NSLog(@"%s - %@",__func__,name);
//}
//
- (void)_setName:(NSString *)name{
    NSLog(@"%s - %@",__func__,name);
}

- (void)setIsName:(NSString *)name{
    NSLog(@"%s - %@",__func__,name);
}
- (void)_setIsName:(NSString *)name{
    NSLog(@"%s - %@",__func__,name);
}

打印结果

2020-10-28 16:41:37.143073+0800 002-KVC取值&赋值过程[8825:184607] -[LGPerson _setName:] - LG_Cooci

第三步注释掉_setName再次打印

//- (void)setName:(NSString *)name{
//    NSLog(@"%s - %@",__func__,name);
//}
//
//- (void)_setName:(NSString *)name{
//    NSLog(@"%s - %@",__func__,name);
//}

- (void)setIsName:(NSString *)name{
    NSLog(@"%s - %@",__func__,name);
}

- (void)_setIsName:(NSString *)name{
    NSLog(@"%s - %@",__func__,name);
}

打印结果

2020-10-28 16:43:45.832732+0800 002-KVC取值&赋值过程[8883:186519] -[LGPerson setIsName:] - LG_Cooci

第四步，注释掉setIsName 再次打印结果

//- (void)setName:(NSString *)name{
//    NSLog(@"%s - %@",__func__,name);
//}
//
//- (void)_setName:(NSString *)name{
//    NSLog(@"%s - %@",__func__,name);
//}

//- (void)setIsName:(NSString *)name{
//    NSLog(@"%s - %@",__func__,name);
//}

- (void)_setIsName:(NSString *)name{
    NSLog(@"%s - %@",__func__,name);
}

可以看到控制台没有任何打印结果，所以可以得出结论是- (void)_setIsName:(NSString *)name没有调用。

结论，KVC的set方法调用顺序为 setKey ->_setKey -> setIsKey

3.2 实例变量的赋值过程

通过以上的代码验证，我们知道了实例变量的set方法调用流程；当我们没有相应的set方法时，我们再次看看相应的示例变量赋值过程。

1 我们所有的成员变量进行监控

  [person setValue:@"LG_Cooci" forKey:@"name"];
     NSLog(@"%@-%@-%@-%@",person->_name,person->_isName,person->name,person->isName);

打印结果

2020-10-28 16:51:28.428396+0800 002-KVC取值&赋值过程[9071:191676] LG_Cooci-(null)-(null)-(null)

2 注释掉_name 方法，再次打印

 NSString *_isName;
    NSString *name;
    NSString *isName;
   // NSString *_name;

 // 1: KVC - 设置值的过程 setValue 分析调用过程
     [person setValue:@"LG_Cooci" forKey:@"name"];
    
     NSLog(@"%@-%@-%@",person->_isName,person->name,person->isName);

打印结果

2020-10-28 16:57:00.847725+0800 002-KVC取值&赋值过程[9199:195725] LG_Cooci-(null)-(null)

3 再次注释掉_isName 再打印结果

 // NSString *_isName;
    NSString *name;
    NSString *isName;
   // NSString *_name;

[person setValue:@"LG_Cooci" forKey:@"name"];
NSLog(@"%@-%@",person->name,person->isName);

打印结果

2020-10-28 16:58:39.576608+0800 002-KVC取值&赋值过程[9254:197268] LG_Cooci-(null)

4 再次注释掉name 再次打印结果

// NSString *_isName;
   // NSString *name;
    NSString *isName;
   // NSString *_name;

[person setValue:@"LG_Cooci" forKey:@"name"];
NSLog(@"%@",person->isName);

打印结果

2020-10-28 17:00:24.788572+0800 002-KVC取值&赋值过程[9312:198897] LG_Cooci

结论：在没有set方法的时候，KVC 对成员变量的赋值顺序是 _key -> _isKey -> key ->isKey

四，valueForkey 取值的内部原理

当调用valueForKey：@”name“的代码时，KVC对key的搜索方式不同于setValue：属性值 forKey：@”name“，其搜索方式如下：

ValueForkey.png

1 首先按get<Key>,<key>,is<Key>的顺序方法查找getter方法，找到的话会直接调用。如果是BOOL或者Int等值类型，会将其包装成一个NSNumber对象。
2 如果上面的getter没有找到，KVC则会查找countOf<Key>,objectIn<Key>AtIndex或<Key>AtIndexes格式的方法。如果countOf<Key>方法和另外两个方法中的一个被找到，那么就会返回一个可以响应NSArray所有方法的代理集合(它是NSKeyValueArray，是NSArray的子类)，调用这个代理集合的方法，或者说给这个代理集合发送属于NSArray的方法，就会以countOf<Key>,objectIn<Key>AtIndex或<Key>AtIndexes这几个方法组合的形式调用。还有一个可选的get<Key>:range:方法。所以你想重新定义KVC的一些功能，你可以添加这些方法，需要注意的是你的方法名要符合KVC的标准命名方法，包括方法签名。
3 如果上面的方法没有找到，那么会同时查找countOf<Key>，enumeratorOf<Key>,memberOf<Key>格式的方法。如果这三个方法都找到，那么就返回一个可以响应NSSet所的方法的代理集合，和上面一样，给这个代理集合发NSSet的消息，就会以countOf<Key>，enumeratorOf<Key>,memberOf<Key>组合的形式调用。
4 如果还没有找到，再检查类方法+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly,如果返回YES(默认行为)，那么和先前的设值一样，会按_<key>,_is<Key>,<key>,is<Key>的顺序搜索成员变量名，这里不推荐这么做，因为这样直接访问实例变量破坏了封装性，使代码更脆弱。如果重写了类方法+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly返回NO的话，那么会直接调用valueForUndefinedKey:
5 还没有找到的话，调用valueForUndefinedKey:

4.1代码验证KVC 的get方法顺序

在Person类中分别实现getName、name,isName和_name方法

- (NSString *)getName{
    return NSStringFromSelector(_cmd);
}

- (NSString *)name{
    return NSStringFromSelector(_cmd);
}

- (NSString *)isName{
    return NSStringFromSelector(_cmd);
}

- (NSString *)_name{
    return NSStringFromSelector(_cmd);
}

1 在控制器中对相关的属性进行取值内容；

LGPerson *person = [[LGPerson alloc] init];
    
    // 1: KVC - 设置值的过程 setValue 分析调用过程
     [person setValue:@"LG_Cooci" forKey:@"name"];
    
    NSLog(@"取值:%@",[person valueForKey:@"name"]);

打印结果是

2020-10-28 17:10:39.770668+0800 002-KVC取值&赋值过程[9557:205906] 取值:getName

2 注释掉getName方法，再次打印

//- (NSString *)getName{
//    return NSStringFromSelector(_cmd);
//}

- (NSString *)name{
    return NSStringFromSelector(_cmd);
}

- (NSString *)isName{
    return NSStringFromSelector(_cmd);
}

- (NSString *)_name{
    return NSStringFromSelector(_cmd);
}

打印结果

2020-10-28 17:11:43.928335+0800 002-KVC取值&赋值过程[9593:207045] 取值:name

3 再次注释掉name方法，打印

//- (NSString *)getName{
//    return NSStringFromSelector(_cmd);
//}

//- (NSString *)name{
//    return NSStringFromSelector(_cmd);
//}

- (NSString *)isName{
    return NSStringFromSelector(_cmd);
}

- (NSString *)_name{
    return NSStringFromSelector(_cmd);
}

打印结果

2020-10-28 17:12:33.678782+0800 002-KVC取值&赋值过程[9622:208078] 取值:isName

4 再注释isName方法打印

//- (NSString *)getName{
//    return NSStringFromSelector(_cmd);
//}

//- (NSString *)name{
//    return NSStringFromSelector(_cmd);
//}

//- (NSString *)isName{
//    return NSStringFromSelector(_cmd);
//}

- (NSString *)_name{
    return NSStringFromSelector(_cmd);
}

打印结果

2020-10-28 17:13:29.096733+0800 002-KVC取值&赋值过程[9654:209106] 取值:_name

结论，KVC中相关成员变量的取值方法执行顺序是 getKey -> Key -> isKey -> _Key

4.2实例变量的取值过程

在没有实现任何get方法的情况下，

//- (NSString *)getName{
//    return NSStringFromSelector(_cmd);
//}

//- (NSString *)name{
//    return NSStringFromSelector(_cmd);
//}

//- (NSString *)isName{
//    return NSStringFromSelector(_cmd);
//}

//- (NSString *)_name{
//    return NSStringFromSelector(_cmd);
//}

1 我们在控制器中对所有的成员变量进行一个赋值操作

person->_name = @"_name";
NSLog(@"取值:%@",[person valueForKey:@"name"]);

打印结果是

2020-10-28 17:25:02.021100+0800 002-KVC取值&赋值过程[9964:217084] 取值:_name

2 注释掉_name 再次打印结果

 NSString *_isName;
    NSString *name;
    NSString *isName;
    //NSString *_name;

person->_isName = @"_isName";
NSLog(@"取值:%@",[person valueForKey:@"name"]);

打印结果

2020-10-28 17:29:25.962006+0800 002-KVC取值&赋值过程[10103:221196] 取值:_isName

3 再次注释掉_isName 再次打印

//  NSString *_isName;
    NSString *name;
    NSString *isName;
    //NSString *_name;

 person->name = @"name";
  NSLog(@"取值:%@",[person valueForKey:@"name"]);

打印结果

2020-10-28 17:35:22.496774+0800 002-KVC取值&赋值过程[10281:225879] 取值:name

4 再次注释掉name 在打印结果

 //  NSString *_isName;
   // NSString *name;
    NSString *isName;
    //NSString *_name;

person->isName = @"isName";
NSLog(@"取值:%@",[person valueForKey:@"name"]);

打印结果是

2020-10-28 17:37:17.713126+0800 002-KVC取值&赋值过程[10352:227627] 取值:isName

结论；成员变量的取值过程是 _Key -> _isKey -> Key ->isKey

八，总结

以上就是相关的KVC的原理，通过以上的学习和总结，了解了KVC 的赋值过程和取值过程的顺序，执行的流程已经处理异常的步骤，自己对KVC的理解更进一步。有不足的地方希望各位大神多多指正。

iOSKVC 底层原理探索

一，概念

二，KVC在iOS中的定义

三，KVC是怎么寻找Key

3.1 代码验证赋值过程

结论，KVC的set方法调用顺序为 setKey ->_setKey -> setIsKey

3.2 实例变量的赋值过程

结论：在没有set方法的时候，KVC 对成员变量的赋值顺序是 _key -> _isKey -> key ->isKey

四，valueForkey 取值的内部原理

4.1代码验证KVC 的get方法顺序

结论，KVC中相关成员变量的取值方法执行顺序是 getKey -> Key -> isKey -> _Key

4.2实例变量的取值过程

结论；成员变量的取值过程是 _Key -> _isKey -> Key ->isKey

八，总结

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