iOS Runtime之 KVO
KVO（Key-Value Observing，键值观察）是 iOS 中一种对象间属性变化通知机制，允许一个对象（观察者）监听另一个对象（被观察者）的特定属性，当属性值发生变化时，观察者会收到回调通知。它是 Objective-C 动态特性的典型应用，广泛用于数据驱动 UI（如 MVVM 模式中 ViewModel 属性变化驱动 View 更新）、状态同步等场景。
一、KVO是啥
- 定义：KVO 是一种基于 “键路径（Key Path）” 的观察者模式实现，通过监听对象的属性（或嵌套属性，如person.address.street）变化，实现对象间的解耦通信。
优点：无需修改被观察者的代码，即可实现对其属性的监听（“无侵入式” 观察），避免了硬编码的回调依赖。 - 与 Notification 的区别：
KVO 是一对一的精准监听（观察者直接关联被观察者的属性）；
Notification 是一对多的广播机制（通过通知中心转发，不直接关联发送者）。 - KVO 主要监听通过@property声明的属性，需满足：
- 属性有对应的setter方法（KVO 通过拦截setter触发通知，直接修改实例变量不会触发 KVO）；
- 支持基本数据类型（int、float等，会被自动装箱为NSNumber）、对象类型（NSString、NSArray等）；
- 支持集合类型（NSMutableArray等），但需通过KVC的集合方法（如mutableArrayValueForKey:）修改，才能触发 KVO（直接调用addObject:不会触发）。
二、KVO 的实现原理
KVO 的底层依赖 Objective-C 的runtime 动态特性，核心是 “isa 指针交换（isa-swizzling）”，步骤如下：
- 动态生成子类：当对象 A（被观察者）的某个属性首次被注册为 KVO 观察目标时，系统会在运行时动态生成一个 A 的子类（命名格式为NSKVONotifying_A），该子类继承自 A 的原类。
- 重写 setter 方法：动态子类会重写被观察属性的setter方法，重写后的setter做三件事：
调用原类的setter方法（确保属性值正常更新）；
触发willChangeValueForKey:（通知即将变化）；
触发didChangeValueForKey:（通知已变化，内部会调用观察者的observeValueForKeyPath:…）。 - 修改 isa 指针：被观察者 A 的isa指针（指向对象的类）会被修改为指向动态生成的子类（NSKVONotifying_A），使得 A 的方法调用优先走动态子类的实现（从而触发setter中的通知逻辑）。
- 隐藏动态子类：动态子类会重写class方法，返回原类（A.class），因此通过[A class]无法察觉子类的存在，保证对外透明。
三、KVO 的使用步骤
1. 定义被观察者类
// RPPerson.h
@interface Person : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *name; // 被观察的属性
@property (nonatomic, assign) NSInteger age;
@end// RPPerson.m
@implementation RPPerson
@end
2. 注册观察者（观察者类中）
// ObserverViewController.h
#import "RPPerson.h"@interface ObserverViewController ()
@property (nonatomic, strong) RPPerson *person;
@end@implementation ObserverViewController- (void)viewDidLoad {[super viewDidLoad];self.person = [[RPPerson alloc] init];// 注册KVO：观察者为self，观察person的name属性[self.person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:NULL];// options参数：指定是否需要新值（New）、旧值（Old）
}
3. 实现观察回调方法
// 当被观察属性变化时，此方法被调用
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context {if ([keyPath isEqualToString:@"name"]) {// 从change字典中获取新旧值（根据options设置）NSString *oldName = change[NSKeyValueChangeOldKey];NSString *newName = change[NSKeyValueChangeNewKey];NSLog(@"name变化：%@ -> %@", oldName, newName);// 此处可更新UI或处理业务逻辑（如刷新界面）self.nameLabel.text = newName;} else {// 若观察多个属性，需区分处理；未处理的属性需调用父类方法[super observeValueForKeyPath:keyPath ofObject:object change:change context:context];}
}
4. 移除观察者（关键！）
- (void)dealloc {// 必须在观察者销毁前移除，否则被观察者会继续发送通知，导致崩溃[self.person removeObserver:self forKeyPath:@"name"];
}
四、开发过程中需要注意的点
1. 注册与移除必须配对，避免崩溃
- 若观察者已被释放（如dealloc），但未移除 KVO 注册，被观察者属性变化时会向已释放的观察者发送消息，导致野指针崩溃（EXC_BAD_ACCESS）。
- 解决：在观察者的dealloc中必须调用removeObserver:forKeyPath:，且确保注册和移除的keyPath、context完全一致。
2. 避免重复注册 / 重复移除
- 重复注册：同一观察者对同一属性多次注册，会导致回调方法被多次触发（一次变化，多次回调）。
注册前检查是否已注册（可通过自定义标志位记录）； - 重复移除：对未注册的观察者调用removeObserver，会直接崩溃（报错Cannot remove an observer … for the key path … because it is not registered as an observer.）。
移除时确保只调用一次（如在dealloc中移除，避免在其他生命周期方法中重复调用）。
3. 观察的属性必须是 KVO 兼容的
- 不触发 KVO 的情况：
直接修改实例变量（如_name = @“new”，未调用setter）；
属性未生成setter（如@property (nonatomic) NSString *name但未实现setName:，或用@dynamic延迟实现但未实现）。
解决：
始终通过setter或 KVC 方法（setValue:forKey:）修改属性； - 若需观察实例变量，可手动触发 KVO；
// 手动触发name的KVO通知
[self.person willChangeValueForKey:@"name"];
_name = @"手动修改的名字"; // 直接修改实例变量
[self.person didChangeValueForKey:@"name"]; // 触发观察者回调
4. 正确处理context参数
context是一个void *类型的指针，用于区分不同的 KVO 注册（尤其在父类也使用 KVO 时），避免回调冲突。
用静态变量作为context，确保唯一性：
// 定义静态context
static void *RPPersonNameContext = &RPPersonNameContext;// 注册时传入
[self.person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:0 context:RPPersonNameContext];// 回调中判断
- (void)observeValueForKeyPath:... context:(void *)context {if (context == RPPersonNameContext) {// 处理name变化} else {[super observeValueForKeyPath:...]; // 交给父类处理}
}
5. 线程安全问题
KVO 的回调方法（observeValueForKeyPath:…）默认在被观察者属性变化的线程中执行，若该线程是子线程，直接在回调中更新 UI 会导致崩溃。
- (void)observeValueForKeyPath:... {dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{self.nameLabel.text = newName; // UI操作必须在主线程});
}
五、关于KVO的一些其他补充
1. Swift 中 KVO 的限制与差异
限制：Swift 的class需继承自NSObject，且被观察的属性需用@objc dynamic修饰（确保属性具有动态性，允许 runtime 拦截setter）：
class Person: NSObject {@objc dynamic var name: String = "" // 必须加@objc dynamic才能被KVO观察
}
替代方案：Swift 更推荐使用Property Observer（willSet/didSet），但它是类内部的回调，无法实现跨对象观察（与 KVO 的 “跨对象” 特性不同）。
2. KVO 的性能开销
KVO 的动态子类生成和setter拦截会带来一定性能开销，频繁变化的属性（如每秒几十次）使用 KVO 可能导致性能问题。
对高频变化的属性，可通过 “批量通知”（合并多次变化为一次通知）或改用其他轻量机制（如 Block 回调）。
3. KVO 与响应式编程
KVO 是 iOS 中 “响应式” 思想的早期实现，现代响应式框架（如 RxSwift、ReactiveCocoa）在此基础上扩展，支持更复杂的事件流组合（如过滤、映射、合并），但底层仍可能依赖 KVO 的机制。
4. KVO的三方库（实际开发项目中建议使用三方库）
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KVOController（Facebook）
Facebook出品质量放心，开源，轻量级封装，核心解决原生 KVO 的 “生命周期管理” 和 “回调分散” 问题。适用于需简化 KVO 使用流程的 OC/Swift 项目；对轻量、无依赖库有需求的项目。
特点：- 自动管理观察者生命周期：无需手动调用removeObserver，内部会在观察者销毁时自动移除，避免崩溃；
- 支持 Block 回调：用 Block 替代原生的observeValueForKeyPath:，回调逻辑与注册代码放在一起，代码更易读；
- 支持context区分：通过context区分不同的观察，避免父类 / 子类 KVO 冲突；
- 轻量无依赖：仅依赖系统框架，体积小，集成成本低。
-
ReactiveCocoa（RAC）
老牌响应式编程框架，KVO 是其核心功能之一，通过 “信号（Signal）” 封装属性变化，支持复杂的事件流处理（过滤、映射、合并等）。适用于采用响应式编程思想的项目；需要处理复杂事件流（如多属性联动、防抖、节流）的场景。
特点：- 响应式编程模型：将属性变化转化为 “信号”，可通过链式调用对信号进行处理（如filter、map、throttle）；
- 自动管理生命周期：信号会与观察者（如self）绑定，观察者销毁时自动取消订阅，避免内存问题；
- 支持多属性组合观察：可同时观察多个属性，合并成一个信号处理（如 “当 A 和 B 都变化时触发”）；
- 跨平台支持：同时支持 OC 和 Swift（Swift 版本为 ReactiveSwift）。
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RxSwift（Swift）
Swift 中最流行的响应式框架，通过rx.observe扩展支持 KVO，结合 Swift 的类型安全特性，避免原生 KVO 的字符串keyPath风险。
特点：- 类型安全：观察属性时通过KeyPath（而非字符串）指定，编译期检查keyPath正确性，避免拼写错误；
- 响应式操作链：支持丰富的操作符（如map、filter、debounce），可对属性变化进行复杂处理；
- 自动内存管理：通过Disposable管理订阅生命周期，配合DisposeBag可在对象销毁时自动取消订阅；
- Swift 原生支持：完全基于 Swift 语法设计，使用体验更符合 Swift 习惯。
-
YYKVO（YYKit）
YYKit 中的 KVO 组件，轻量级封装，支持 Block 和 Selector 回调，适合不想引入大型框架的项目。
特点：- 双回调方式：同时支持 Block（简洁）和 Selector（兼容传统回调）；
- 自动移除观察：内部通过弱引用管理观察者，观察者销毁时自动移除，避免崩溃；
- 轻量高效：代码量少，性能接近原生 KVO；
- 依赖 YYKit：需集成 YYKit 框架（若项目已用 YYKit，可直接使用）。