KVC 探索

KVC 是 Key-Value Coding 的缩写，它是苹果 macOS 和 iOS 中 Cocoa 和 Cocoa Touch 框架中使用的一种机制。KVC 允许间接访问对象的属性，使用字符串来标识属性名称，而不是直接调用方法或访问实例变量。这提供了面向对象编程中更多的灵活性和抽象性。

KVC 通常与其他的 Cocoa 和 Cocoa Touch 框架一起使用，例如 Key-Value Observing 绑定，以提供强大和灵活的用户界面和数据模型。

KVC 设值原理

// Person.h @interface Person : NSObject 
@property (nonatomic, copy) NSString *name; 
@property (nonatomic, copy) NSString *gender; 
@end 
// Person.m 
@interface Person () 
@property (nonatomic, assign) int age; 
@end 
// 调用 
Person *p = [[Person alloc] initWithName:@"小王" gender:@"男" age:18]; 
[p print]; 
[p setValue:@28 forKey:@"age"]; 
// KVC 设值 
[p print]; 
// 打印 
姓名 = 小王, 性别 = 男，私密年龄 = 18 
姓名 = 小王, 性别 = 男，私密年龄 = 28

age 属性是私有变量，在这里我们通过 KVC 可以访问到 Person 的私有变量，那么，KVC 是怎么帮助我们通过字符串对属性进行访问的呢？如下图所示：

iOS-KVC (3).jpg

第一步，KVC 首先会按顺序查找对象是否有名为 set，_set 的方法，其中是属性名，在例子中表示 setAge，_setAge 方法。如果找到了，它会将属性值作为参数传递给这个方法，完成修改；如果没有找到，则进入第二步。
第二步，KVC 会先访问 acessInstanceVariablesDirectly 方法询问是否有访问私有变量的权限，如果不允许，则直接进入第三步；如果允许，则按照 _、_is、、is 顺序依次查找是否有成员变量，如果有，则直接修改成员变量；如果没有，则进入第三步。
第三步，对象既没有类似的方法实例变量，KVC 会直接调用 setValue:forUndefinedKey: 方法，这个方法同时会抛出一个 NSUndefinedKeyException 异常。

因此，使用KVC设置属性值时，属性名称必须与对象实际拥有的属性名称完全匹配，否则就会抛出NSUnknownKeyException异常。此外，KVC 只能用于设置对象属性，不能用于设置结构体属性或 C 数组属性，对于值类型或结构体类型，需要手动封装成 NSNumber 和 NSValue 再传入。

KVC 取值原理

KVC 同样也提供取值方法，如下代码所示：

Person *p = [[Person alloc] initWithName:@"小王" gender:@"男" age:18];
NSLog([NSString stringWithFormat:@"name = %@, age = %@", p.name, [p valueForKey:@"age"]]);

为了实现取值，KVC 同样也设计了一套类似于设值的原理，如下图所示：

iOS-KVC 取值.jpg

第一步，KVC 首先按照 get、、is 的顺序查找 getter 方法，找到调用后返回 OC 对象；如果没找到，则进入第二步。
第二步，KVC 会先访问 acessInstanceVariablesDirectly 方法询问是否有访问私有变量的权限，如果不允许，则直接进入第三步；如果允许，则按照 _、_is、、is 顺序依次查找是否有成员变量，如果有，则返回实例变量的 OC 对象；如果没有，则进入第三步。
第三步，如果对象既没有对应的实例变量，也没有对应的方法，KVC会调用对象的 valueForUndefinedKey: 方法，并将属性名称作为参数传递给它。这个方法会抛出一个 NSUndefinedKeyException 异常。

KVC 取值有一点需要我们注意，若实例变量不是 OC 对象，KVC 会自动帮我们转换，把值类型封装成 NSNumber，把结构体封装成 NSValue。

keyPath 使用

在实际开发中，我们会需要访问属性的属性，例如访问一个 Person 对象嵌套的 Address 对象的 city 属性。在 KVC 中，keyPath 是一个由属性名和点号（.）连接起来的字符串，用于指定一个对象的属性路径。它可以用于访问对象属性的值，也可以用于对集合属性进行过滤、映射、排序等操作。

通过 keyPath，我们可以访问对象的嵌套属性，可以使用 @”address.city” 访问到被嵌套的 Address 对象的 city 属性。keyPath 也支持一些集合操作，提供了@”avg”、@”count”、@”max”、@”min”、@”sum” 等操作。比如，在一个包含 Book 对象的数组中计算所有书的总价、均价、数量、最小价格和最大价格，如下代码所示：

Book *book1 = [Book new];
book1.name = @"The Great Gastby"; 
book1.price = 10; 
Book *book2 = [Book new]; 
book2.name = @"Time History"; 
book2.price = 20; 
Book *book3 = [Book new]; 
book3.name = @"Wrong Hole"; 
book3.price = 30; 
Book *book4 = [Book new]; 
book4.name = @"Wrong Hole"; 
book4.price = 40; 
NSArray *arrBooks = @[book1,book2,book3,book4]; 
NSNumber *sum = [arrBooks valueForKeyPath:@"@sum.price"]; 
NSLog(@"sum:%f",sum.floatValue); 
NSNumber *avg = [arrBooks valueForKeyPath:@"@avg.price"]; 
NSLog(@"avg:%f",avg.floatValue); 
NSNumber *count = [arrBooks valueForKeyPath:@"@count"]; 
NSLog(@"count:%f",count.floatValue); 
NSNumber *min = [arrBooks valueForKeyPath:@"@min.price"]; 
NSLog(@"min:%f",min.floatValue); 
NSNumber *max = [arrBooks valueForKeyPath:@"@max.price"]; 
NSLog(@"max:%f",max.floatValue);

// 输出 
sum:100.000000 
avg:25.000000 
count:4.000000 
min:10.000000 
max:40.000000

小结

我们通过对 KVC 的学习和理解，可以发现 KVC 是一种非常有用的技术，以至于在 Swift 仍保留这个机制。合理使用 KVC，可以给我们带来以下便利：

KVC 能够动态的对 Objective-C 对象的实例（包括私有实例）进行设值和取值；
KVC 对 Objective-C 容器 setValue:forKey: 和 valueForKey: 做了特殊优化，如 NSMutableDictionary 对象调用 setValue:forKey: 进行设值，传入的 value 为 nil 时，NSMutableDictionary 对象会自动调用 removeObject:forKey:。

KVO 探索

KVO (Key-Value Observing) 是指通过观察者模式来监听对象属性的变化。当被观察对象的属性发生变化时，KVO 会自动通知注册的观察者对象，观察者对象可以在接收到通知后执行相应的操作。

在 Objective-C 和 Swift 中，KVO 是一种非常常用的技术，可以帮助开发者编写更加灵活、可扩展的代码。

KVO 使用

KVO 的使用并不复杂，例如我们要对一个 Person 对象的 name 属性进行观察。

第一步，先给 Person 对象注册观察者对象：在 Person 对象上调用 addObserver:forKeyPath:options:context: 方法，注册观察者对象。该方法会将观察者对象添加到 Person 对象的观察者列表中，并指定要观察的属性和观察选项。如下代码所示：

// 创建一个被观察对象 
Person *person = [[Person alloc] init]; 
// 注册观察者对象 
[person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];

observer 是观察者对象，这里指的是当前实例；
keyPath 指的是 Person 对象中被观察的 name 属性，允许嵌套；
options 是 NSKeyValueObservingOptions 类型的枚举，通过 options 可以定义观察行为；
context 表示上下文，用于区分消息，一般传入 nil。

NSKeyValueObservingOptions 类型的枚举有四类，其中 NSKeyValueObservingOptionNew 表示 Person 对象的 name 属性修改后的新值；NSKeyValueObservingOptionOld 表示 Person 对象中 name 属性修改前的旧值；NSKeyValueObservingOptionInitial 表示 Person 对象注册了观察者后会立马调用观察者方法；NSKeyValueObservingOptionPrior 表示 Person 对象的 name 属性被修改前也会调用一次观察者方法，因此修改一次 name 属性，会调用两次观察者方法。

第二步，实现观察者方法：在观察者对象中实现 observeValueForKeyPath:ofObject:change:context: 方法，该方法会在 Person 对象的属性变化时被调用，可以在该方法中实现相应的操作。如下代码所示：

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context { 
    if ([keyPath isEqualToString:@"name"]) { 
        NSLog(@"Name changed to %@", change[NSKeyValueChangeNewKey]); 
    }
}

keyPath 是 Person 对象中被观察的属性名称，和注册时传入的 keyPath 一样是；

object 表示观察对象；
change 是一个字典，用于获取 Person 对象属性变化前后的值都；
context 是注册时传入的 context，用于区分不同的消息。

第三步，修改 Person 对象的 name 属性时，需要用 KVC 或属性调用，才能触发 KVO 的机制，如下代码所示：

// 修改被观察对象的属性 
person.name = @"Tom"; 
[person setValue:@"Tom" forKey:@"name"];

第四步，在不需要再监听属性变化时，需要调用 removeObserver:forKeyPath: 方法，将观察者对象从被观察对象的观察者列表中移除。如下代码所示：

[person removeObserver:self forKeyPath:@"name"];

KVO 原理

KVO 的原理是基于 Objective-C 的 Runtime 机制实现的，当我们为一个对象注册观察者时，KVO 会在运行时动态生成一个新类，并将原对象的 isa 指针指向新类，从而实现对原对象的属性观察。如下图所示：

iOS-KVO 原理 (1).jpg

KVO 会在运行时动态生成个名为 NSKVONotifying_Person 的类，该类继承自 Person 类，并重写了 setValue:forKey: 和 valueForKey: 方法；
当我们为 Person 对象的 name 属性注册观察者后，KVO 会将 name 属性的 setter 方法替换成新的 setter，从而实现属性变化时通知；
当我们为 Person 对象注册观察者后，KVO 会将该对象的 isa 指针指向 NSKVONotifying_Person 类，从而使得该对象的所有方法的调用都会被转发到 NSKVONotifying_Person 类中。所以当我们调用 Person 对象 name 属性的 setter 方法，实际上调用的是 NSKVONotifying_Person 类的 setter 方法，该方法会先调用父类的 setter 方法，然后再发送通知，通知所有观察者属性发生了变化。

有一点我们需要注意，KVO 只能观察对象的属性，不能观察成员变量，因为 KVO 是基于 setter 方法实现的，而成员变量的赋值不会触发 setter 方法的调用，所以 KVO 无法观察到成员变量的变化。