深入理解KVO和KVC

KVO

KVO，即key-value-observing,利用一个key来找到某个属性并监听其值得改变。其实这也是一种典型的观察者模式。
简单的说，kvo的用法非常简单。

添加观察者
在观察者中实现监听方法，observeValueForKeyPath: ofObject: change: context:（通过查阅文档可以知道，绝大多数对象都有这个方法，因为这个方法属于NSObject）
移除观察者

如果将一个对象设定成属性,这个属性是自动支持KVO的,如果这个对象是一个实例变量,那么,这个KVO是需要我们自己来实现的.

//
//  Student.h
//  Test
//
//  Created by Apple on 2018/4/4.
//  Copyright © 2018年 王全金. All rights reserved.
//

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface Student : NSObject {
    NSString *_country;
}

- (void)setCountry:(NSString *)country;
- (NSString *)country;

@property (nonatomic, copy) NSString *name;

@end

//
//  Student.m
//  Test
//
//  Created by Apple on 2018/4/4.
//  Copyright © 2018年 王全金. All rights reserved.
//

#import "Student.h"

@implementation Student

- (void)setCountry:(NSString *)country {
    [self willChangeValueForKey:@"country"];
    _country = country;
    [self didChangeValueForKey:@"country"];
}

- (NSString *)country {
    return _country;
}

//手动实现getter和setter
@synthesize name = _name;
- (void)setName:(NSString *)name {
    _name = name;
}
- (NSString *)name {
    return _name;
}

+ (BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key {
    // 如果监测到键值为country,则指定为非自动监听对象
    if ([key isEqualToString:@"country"]) {
        return NO;
    }
    return [super automaticallyNotifiesObserversForKey:key];
}

@end

//
//  ViewController.m
//  Test
//
//  Created by Apple on 2018/3/28.
//  Copyright © 2018年 王全金. All rights reserved.
//

#import "ViewController.h"
#import "Student.h"

@interface ViewController () 

@property (nonatomic, strong) Student *student;s

@end

@implementation RootViewController

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];

    // 创建学生对象
    _student = [Student new];
    
    // 监听属性name
    [_student addObserver:self
               forKeyPath:@"name"  // 属性
                  options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld
                  context:nil];
    
    // 监听实例变量age
    [_student addObserver:self
               forKeyPath:@"country"   // 实例变量
                  options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld
                  context:nil];
    
    _student.name = @"Marks"; // 改变名字
    _student.country = @"中国";      // 改变国家
}

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath
                      ofObject:(id)object
                        change:(NSDictionary *)change
                       context:(void *)context {
    NSLog(@"%@", change);
}

- (void)dealloc {
    [self removeObserver:_student forKeyPath:@"name"];
    [self removeObserver:_student forKeyPath:@"country"];
}

@end

KVO的底层实现

当一个类的属性被观察的时候，系统会通过runtime动态的创建一个该类的派生类，并且会在这个类中重写基类被观察的属性的setter方法，而且系统将这个类的isa指针指向了派生类，从而实现了给监听的属性赋值时调用的是派生类的setter方法。重写的setter方法会在调用原setter方法前后，通知观察对象值得改变。

facebook开源的工具，KVOController ，是一个简单安全的 KVO（Key-value Observing，键-值观察）工具，好像挺好用的。

KVC

KVC概述

KVC是Key Value Coding的简称。它是一种可以通过字符串的名字（key）来访问类属性的机制。而不是通过调用Setter、Getter方法访问。
关键方法定义在 NSKeyValueCodingProtocol
KVC支持类对象和内建基本数据类型。

KVC使用

获取值
valueForKey: 传入NSString属性的名字。
valueForKeyPath: 属性的路径，xx.xx
valueForUndefinedKey 默认实现是抛出异常，可重写这个函数做错误处理
修改值
setValue:forKey:
setValue:forKeyPath:
setValue:forUnderfinedKey:
setNilValueForKey: 对非类对象属性设置nil时调用，默认抛出异常。

KVC键值查找

搜索单值成员

setValue:forKey:搜索方式
1. 首先搜索setKey:方法。（key指成员变量名，首字母大写）
2. 上面的setter方法没找到，如果类方法accessInstanceVariablesDirectly返回YES。那么按 _key，_isKey，key，iskey的顺序搜索成员名。（NSKeyValueCodingCatogery中实现的类方法，默认实现为返回YES）
3. 如果没有找到成员变量，调用setValue:forUnderfinedKey:
valueForKey:的搜索方式
1. 首先按getKey，key，isKey的顺序查找getter方法，找到直接调用。如果是BOOL、int等内建值类型，会做NSNumber的转换。
2. 上面的getter没找到，查找countOfKey、objectInKeyAtindex、KeyAtindexes格式的方法。如果countOfKey和另外两个方法中的一个找到，那么就会返回一个可以响应NSArray所有方法的代理集合的NSArray消息方法。
3. 还没找到，查找countOfKey、enumeratorOfKey、memberOfKey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所有方法的代理集合。
4. 还是没找到，如果类方法accessInstanceVariablesDirectly返回YES。那么按 _key，_isKey，key，iskey的顺序搜索成员名。
5. 再没找到，调用valueForUndefinedKey。

KVC实现分析

KVC运用了isa-swizzing技术。isa-swizzing就是类型混合指针机制。KVC通过isa-swizzing实现其内部查找定位。isa指针（is kind of 的意思）指向维护分发表的对象的类，该分发表实际上包含了指向实现类中的方法的指针和其他数据。

比如说如下的一行KVC代码：

[site setValue:@"sitename" forKey:@"name"];

//会被编译器处理成
SEL sel = sel_get_uid(setValue:forKey);
IMP method = objc_msg_loopup(site->isa,sel);
method(site,sel,@"sitename",@"name");

每个类都有一张方法表，是一个hash表，值是还书指针IMP，SEL的名称就是查表时所用的键。
SEL数据类型：查找方法表时所用的键。定义成char*，实质上可以理解成int值。
IMP数据类型：他其实就是一个编译器内部实现时候的函数指针。当Objective-C编译器去处理实现一个方法的时候，就会指向一个IMP对象，这个对象是C语言表述的类型。

KVC的内部机制：

一个对象在调用setValue的时候进行了如下操作：

根据方法名找到运行方法的时候需要的环境参数
他会从自己的isa指针结合环境参数，找到具体的方法实现接口。
再直接查找得来的具体的实现方法

KVC支持的聚合运算

sum 求和
max 最大值
min 最小值
avg 平均值
count 数量

使用方法

新建一个类Person，里面存放一个属性age

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface Person : NSObject

/** 年龄 */
@property (nonatomic, assign) NSUInteger age;

@end

创建一个数组，存放Person对象

NSMutableArray<Person *> *persons = [NSMutableArray array];
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
    Person *p = [[Person alloc] init];
    p.age = i;
    [persons addObject:p];
}

使用@sum @min @max @avg @count进行聚合运算

NSInteger sum = [[persons valueForKeyPath:@"@sum.age"] integerValue];
NSInteger min = [[persons valueForKeyPath:@"@min.age"] integerValue];
NSInteger max = [[persons valueForKeyPath:@"@max.age"] integerValue];
float avg = [[persons valueForKeyPath:@"@avg.age"] floatValue];
NSInteger count = [[persons valueForKeyPath:@"@count.age"] integerValue];

NSLog(@"sum=%zd", sum);
NSLog(@"min=%zd", min);
NSLog(@"max=%zd", max);
NSLog(@"avg=%g", avg);
NSLog(@"count=%zd", count);

打印结果

2018-04-04 13:42:50.099122+0800 Test[11815:158919] sum=15
2018-04-04 13:42:50.099353+0800 Test[11815:158919] min=1
2018-04-04 13:42:50.099506+0800 Test[11815:158919] max=5
2018-04-04 13:42:50.099631+0800 Test[11815:158919] avg=3
2018-04-04 13:42:50.099867+0800 Test[11815:158919] count=5

数组中直接存放数值的情况

直接使用@运算符.floatValue

NSArray<NSNumber *> *arr = @[@1, @2, @3, @4];
NSNumber *avg = [arr valueForKeyPath:@"@avg.floatValue"];
NSNumber *sum = [arr valueForKeyPath:@"@sum.integerValue"];
NSLog(@"avg=%@", avg);
NSLog(@"sum=%@", sum);

打印结果

1 2	2018-04-04 13:47:56.108888+0800 Test[12017:162610] avg=2.5 2018-04-04 13:47:56.109200+0800 Test[12017:162610] sum=10