面试题：Objective-C中KVO的实现机制及局限性

Question

详细阐述Objective-C中KVO的实现原理，包括系统如何动态生成子类以及重写setter方法等机制。同时，说明KVO在使用过程中有哪些局限性。

Answer 1

KVO实现原理

1. 动态生成子类：
   • 当一个对象（假设为subject）被观察时，运行时系统会动态创建该对象类的一个子类。例如，如果被观察对象是NSObject的某个子类MyClass，系统会创建一个MyClass的子类，命名可能类似NSKVONotifying_MyClass。
   • 这个动态生成的子类继承自原始类，拥有原始类的所有属性和方法。
2. 重写setter方法：
   • 对于被观察的属性，动态生成的子类会重写其对应的setter方法。例如，对于属性name，原始类可能有- (void)setName:(NSString *)name方法。在动态子类中，这个方法会被重写。
   • 在重写的setter方法中，首先会调用父类（即原始类）的setter方法来实际设置属性的值。然后，它会通知观察者属性值发生了变化。通知过程是通过NSNotificationCenter来实现的，系统会发布一个NSKeyValueChangeNotification通知，包含了属性变化的相关信息，如变化的类型（新值、旧值等）。
3. isa混写：
   • 系统会将被观察对象的isa指针指向动态生成的子类。这样，当调用被观察对象的setter方法时，实际上调用的是动态子类重写后的setter方法，从而实现属性变化的通知。

KVO使用的局限性

1. 仅适用于属性变化：
   • KVO只能观察属性值的变化，对于对象内部其他状态的改变（如方法调用导致的内部逻辑变化，但属性值未改变）无法进行观察。例如，一个对象的某个方法执行了复杂的计算，但没有改变任何可观察属性，KVO无法感知这种变化。
2. 依赖于KVC：
   • KVO是基于KVC（Key - Value Coding）实现的，这意味着它要求被观察的属性遵循KVC的命名和访问规则。如果属性的访问方法不符合KVC规范，KVO可能无法正常工作。
3. 性能开销：
   • 动态生成子类以及重写setter方法等操作会带来一定的性能开销。特别是在有大量对象被观察的情况下，内存和CPU的消耗会比较明显。
4. 难以调试：
   • 由于KVO是在运行时动态生成子类和重写方法，调试过程相对复杂。当出现问题时，很难直接定位到是KVO机制本身的问题还是其他代码的问题，因为动态生成的子类和相关逻辑在代码中不是显式可见的。
5. 循环引用问题：
   • 如果观察者和被观察对象之间形成循环引用，可能会导致内存泄漏。例如，一个对象A观察对象B，而对象B又持有对象A的引用，这种情况下如果不妥善处理，会造成内存无法释放。