面试题：Objective-C Runtime对KVO实现的深度剖析

Question

从Objective-C运行时角度深入分析KVO（Key - Value Observing）是如何实现的。包括Runtime如何动态修改类的结构、如何重写setter方法以及如何实现观察者模式，同时说明在使用KVO时可能遇到的问题及解决方案。

Answer 1

KVO实现原理

1. Runtime动态修改类结构：
   • 当观察一个对象的某个属性时，运行时会动态创建一个该类的子类（isa - swizzling）。例如，假设被观察的类是MyClass，运行时会创建一个名为NSKVONotifying_MyClass的子类。
   • 这个子类继承自原类，并且会重写被观察属性的setter方法。
2. 重写setter方法：
   • 在新创建的子类中，重写的setter方法除了执行原有的属性赋值操作外，还会通知观察者属性值发生了变化。
   • 比如原setter方法可能是简单的self.property = value，重写后会类似：

- (void)setProperty:(id)newValue {
    [self willChangeValueForKey:@"property"];
    [super setProperty:newValue];
    [self didChangeValueForKey:@"property"];
}

• willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:这两个方法会负责通知观察者属性值即将改变和已经改变。

3. 实现观察者模式：
   • 观察者模式通过NSObject的addObserver:forKeyPath:options:context:方法来实现。
   • 当调用这个方法时，会在被观察对象中注册一个观察者，将观察者对象、观察的属性键路径、观察选项等信息存储起来。
   • 当属性值改变时，willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:方法会遍历存储的观察者列表，调用观察者的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法，将属性变化信息传递给观察者。

使用KVO可能遇到的问题及解决方案

1. 问题：
   • 循环引用：如果观察者持有被观察对象，而被观察对象又通过KVO机制回调观察者，可能会导致循环引用，造成内存泄漏。
   • 未移除观察者：如果在观察者对象销毁前没有调用removeObserver:forKeyPath:方法移除观察者，可能会导致程序崩溃，特别是当被观察对象先于观察者对象销毁时。
2. 解决方案：
   • 解决循环引用：可以使用weak或unowned（在ARC环境下，Swift中对应weak和unowned）来修饰观察者对被观察对象的引用，避免强引用循环。
   • 正确移除观察者：在观察者对象的dealloc方法中调用removeObserver:forKeyPath:方法移除观察者，确保在对象销毁前清理KVO相关的注册信息。同时，在观察多个属性时，要确保所有相关的观察都被移除。