iOS常见的音讯告诉机制有如下三种，delegate不多赘述，本篇主要探求KVO与NSNotification的底层原理完成及比照。

源码地址：gnu/lib-base

方式	delegate	KVO	NSNotificationCenter
告诉方式	1对1	一对多	一对多
适用言语	OC+Swift	OC+承继自NSObject的Swift类目标	OC+Swift
描绘	能够有返回值相互的引证关系协同工作处理业务逻辑	只能作用在value以及改变上需求相互依赖单方向无协同	能带着更多的信息常用于体系级音讯无依赖单方向无协同

KVO

根底

KVO键值调查是一种机制，答应将其他目标的指定特点更改告诉给调查者目标
基于KVC

You can only use key-value observing with classes that inherit from NSObject.Mark properties that you want to observe through key-value observing with both the @objc attribute and the @dynamic modifier.（你只能对承继自NSObject的类运用KVO。用@objc特点和@dynamic修饰符标记您想要经过键值调查来调查的特点）

KVO基本用法如下


// 增加调查者
- (void)addObserver:(NSObject *)observer
    forKeyPath:(NSString *)keyPath
      options:(NSKeyValueObservingOptions)options
      context:(nullable void *)context;
// 完成KVO回调
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath
           ofObject:(id)object
            change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change
           context:(void *)context
// 移除调查者
- (void)removeObserver:(NSObject *)observer
      forKeyPath:(NSString *)keyPath
       context:(nullable void *)context;
- (void)removeObserver:(NSObject *)observer
      forKeyPath:(NSString *)keyPath;

数据结构

GNU内部相关数据结构如下所示，下面探求底层完成时会用到


// 静态全局变量
static NSRecursiveLock *kvoLock = nil;
static NSMapTable *classTable = 0;
static NSMapTable *infoTable = 0;
// 触及类型
@interface GSKVOReplacement : NSObject {
 Class     original;    // 原始类
 Class     replacement;  // 代替类
 NSMutableSet *keys;     // 调查者setter的keys
}
@end
@interface GSKVOInfo : NSObject {
 NSObject     *instance; // 调查者（不影响引证计数）.
 NSRecursiveLock  *iLock;   // 递归锁
 NSMapTable    *paths;   // 调查的keyPaths map[调用增加办法时传的keyPath: ?]
}
// 用于记载一个keyPath的调查成果和发送告诉进程的递归状况。
@interface GSKVOPathInfo : NSObject {
@public
 unsigned       recursion;
 unsigned       allOptions;
 NSMutableArray    *observations;
 NSMutableDictionary  *change;
}
@end
// 记载一次调查的一切信息。
@interface GSKVOObservation : NSObject {
@public
 NSObject   *observer;   // Not retained (zeroing weak pointer)
 void     *context;
 int      options;
}
@end

底层探求

从增加调查者下手addObserver:forKeyPath:options:context:办法下手【该进程经过kvoLock 加锁】

若classTable 中没有存储被调查目标的类对应的代替类（即未创立过），创立一个GSKVOReplacement目标【该进程经过kvoLock 加锁】，存储到classTable中【该进程经过kvoLock 加锁】


/**
* 代替类GSKVOReplacement的创立
* 创立原始类的子类，并运用笼统基类的完成重写一些办法。
*/
superName = NSStringFromClass(original);
// 1. 子类名称为GSKVO拼接原始类名
name = [@"GSKVO" stringByAppendingString: superName];
// 2. 这里用到了runtime的动态性去动态地创立了一个类：objc_registerClassPair
template = GSObjCMakeClass(name, superName, nil);
GSObjCAddClasses([NSArray arrayWithObject: template]);
replacement = NSClassFromString(name);
// 3. 在该办法中，用runtime接口class_copyMethodList 递归 获取原始类的实例办法和类办法，增加到代替类中。
GSObjCAddClassBehavior(replacement, baseClass);

若infoTable中没有存储本次调查的信息

1. 创立一个GSKVOInfo目标【该进程经过kvoLock 加锁】

2. 存储到infoTable中【该进程经过kvoLock 加锁】，

3. 将被调查目标设置成第1步中创立的GSKVOReplacement 代替类类型


// a
// 存储被调查目标
instance = i;
// 创立一个容量为8的map，
paths = NSCreateMapTable(NSObjectMapKeyCallBacks,
            NSObjectMapValueCallBacks,
            8);
iLock = [NSRecursiveLock new];
// b
// 可见infoTable的key为被调查目标的指针地址，value为上面创立的GSKVOInfo目标
NSMapInsert(infoTable, (void*)self, observationInfo);
// c
object_setClass(self, [r replacement]);

前3步能够说都是在做预备，下面才开端增加调查者。

递归获取传入的keyPath中字符”.”的方位调用addObserver:forKeyPath:options:context: 办法，直到keyPath中没有”.”，履行下一步
替换代替类中对应keyPath特点的setter办法
调用第3步创立的GSKVOInfo的addObserver:forKeyPath:options:context:办法

1. 判断调查者是否完成observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:，没完成就退出

2. 从paths中获取传入的keyPath对应的GSKVOPathInfo（没有则创立）

3. 遍历GSKVOPathInfo中的一切调查者（GSKVOObservation列表），若当时keyPath存在当时调查者，将新的context和options覆盖掉原来的

4. 若没有GSKVOObservation，则创立，留意：在创立时，使observer实例变量弱引证调查者

5. 若options中存在NSKeyValueObservingOptionInitial，向调查者发送现有值的告诉（key为NSKeyValueObservingOptionNew）


// c
while (count-- > 0) {
  GSKVOObservation *o;
 
  o = [pathInfo->observations objectAtIndex: count];
  if (o->observer == anObserver) {
    o->context = aContext;
    o->options = options;
    observation = o;
  }
  pathInfo->allOptions |= o->options;
}
// d
observation = [GSKVOObservation new];
// 弱引证，不会影响调查者的引证计数
GSAssignZeroingWeakPointer((void**)&observation->observer,
             (void*)anObserver);
// e
[pathInfo->change setObject: [NSNumber numberWithInt: 1]
          forKey: NSKeyValueChangeKindKey];
// 调用调查者完成的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context: 调查办法
[anObserver observeValueForKeyPath: aPath
             ofObject: instance
              change: pathInfo->change
             context: aContext];

NSNotificationCenter

根底

中心化的注册和播送逻辑
主要关注体系性事情，而不是特有目标的事情
常用于：前后台切换内存警告

The Swift overlay to the Foundation framework provides theNotificationstructure, which bridges to theNSNotificationclass.（Swift覆盖到Foundation结构供给了Notification结构，它桥接到OC的NSNotification类。）

NSNotificationCenter基本用法如下


/** 向NSNotificationCenter注册调查者 */
// 注：该返回值将被体系保留。调用者应该持有该值，以便运用removeObserver删去调查者:稍后，中止调查。
- (id <NSObject>)addObserverForName:(nullable NSNotificationName)name
              object:(nullable id)obj
               queue:(nullable NSOperationQuzeue *)queue
            usingBlock:(void (NS_SWIFT_SENDABLE ^)(NSNotification *note))block;
- (void)addObserver:(id)observer
     selector:(SEL)aSelector
       name:(nullable NSNotificationName)aName
      object:(nullable id)anObject;
/** 移除调查者 */
- (void)removeObserver:(id)observer;
- (void)removeObserver:(id)observer
         name:(nullable NSNotificationName)aName
        object:(nullable id)anObject;
/** 发送告诉 */
- (void)postNotification:(NSNotification *)notification;
- (void)postNotificationName:(NSNotificationName)aName
           object:(nullable id)anObject;
- (void)postNotificationName:(NSNotificationName)aName
           object:(nullable id)anObject
          userInfo:(nullable NSDictionary *)aUserInfo;

目标向NSNotificationCenter注册以接纳告诉(NSNotification)。当目标将自己增加为调查者时，它将指定应该接纳哪些告诉。因而，一个目标能够多次调用此办法，以便将自己注册为多个不同告诉的调查者。

每个正在运转的应用程序都有一个defaultCenter，也能够创立新的NSNotificationCenter来组织特定上下文中的通讯。

NSNotificationCenter不保留调查者或目标。因而，在开释这些目标之前，你应该总是发送removeObserver:或removeObserver:name:object:到告诉中心。

告诉中心只能在单个程序中发送告诉。假如想发布一个告诉到其他进程或从其他进程接纳告诉，运用NSDistributedNotificationCenter。

数据结构

NSNotificationCenter数据结构如下，在NSNotificationCenter内部存有一个成员变量_table，本质是NSTable 结构体，其间存储了一个Observation结构体，依据其间的struct Obs *next能够看出调查者是一个****链表结构。** **


@interface NSNotificationCenter : NSObject
{
@private
 void *_table;
}


typedef struct NCTbl {
 Observation *wildcard; // 若name和object都为空，调查者存储在这里
 GSIMapTable nameless; // 若name为空，object不为空，调查者存储在这里
 GSIMapTable named; // 若name不为空，调查者存储在这里
 NSRecursiveLock *_lock; // 用NSRecursiveLock来保证线程安全
 
} NCTable;
// Observation调查着目标（GNU内部结构）
typedef struct Obs {
 id observer; // 接纳音讯的目标
 SEL selector; // 接纳音讯的办法selector
 struct Obs *next; // 指向下一个调查者

} Observation;
// named对应的GSIMapTable结构
struct _GSIMapTable {
  GSIMapBucket buckets; /* Array of buckets. */
  GSIMapNode freeNodes; /* List of unused nodes. */
  GSIMapNode *nodeChunks; /* Chunks of allocated memory. */

};

NSNotification数据结构如下


@interface NSNotification : NSObject <NSCopying, NSCoding>
@property (readonly, copy) NSNotificationName name;
@property (nullable, readonly, retain) id object;
@property (nullable, readonly, copy) NSDictionary *userInfo;
@end

底层探求

咱们以增加调查者的addObserver:selector:name:object:办法为例探求

加锁NSRecursiveLock ，保证线程安全
创立调查者目标Observation o，存储传入的selector和observer 的指针地址
若参数name 不为空，履行如下处理


// 1. 从center的named中以name（hash）为key，获取对应的GSIMapTable【以下简称nameTable】
n = GSIMapNodeForKey(NAMED, (GSIMapKey)(id)name);
if (n == 0) {
// 1.1 若不存在，则创立，并存储到链表中
  m = mapNew(TABLE);
  // 留意：因为这是对name第一次增加调查，所以获取name的copy，保证不会出现外部修正name值导致的问题。
  name = [name copyWithZone: NSDefaultMallocZone()];
  GSIMapAddPair(NAMED, (GSIMapKey)(id)name, (GSIMapVal)(void*)m);

} else {
// 1.2 若存在，则拿到nameTable中的GSIMapTable的指针地址
  m = (GSIMapTable)n->value.ptr;
}
// 2. 以传入的object为key，找到对应结点GSIMapNode
n = GSIMapNodeForSimpleKey(m, (GSIMapKey)object);
if (n == 0) {
// 2.1 若不存在，则创立，并存储到nameTable中
  o->next = ENDOBS;
  GSIMapAddPair(m, (GSIMapKey)object, (GSIMapVal)o);
} else {
// 2.2 若存在，将observation插入到对应链表头部
  list = (Observation*)n->value.ptr;
  o->next = list->next;
  list->next = o;
}

若参数name为空，object不为空，从namelessmap中找到对应链表并存储（流程同上）
若参数name和object都为空，即代表接纳一切音讯，使NSNotificationCenter 的wildcard 指向该Observation目标o

同理可推得，在发布告诉的时分，也是依据上述的数据结构和流程取得对应Observation目标，并履行selector对应的办法，如下所示。


[o->observer performSelector: o->selector
         withObject: notification];

比照

KVO

长处

– 能够获取到被调查目标的新旧值改变

– 能够调查嵌套目标

缺陷

– 只能调查特点的改变

– 调查的特点只能用NSString来定义，无法进行编译查看

NotificationCenter

长处

– 无需获取到被调查目标就能增加调查者

– 能够调查自定义事情，而纷歧定是特点

– 关于一个宣布的告诉，多个目标能够做出反应，即1对多的方式完成简单

缺陷

– 需求被调查目标主动抛出事情

– 需求及时移除调查者否则或许导致溃散

【iOS底层分析】消息通知机制

KVO

根底

数据结构

底层探求

NSNotificationCenter

根底

数据结构

底层探求

比照

KVO

NotificationCenter

作者信息

【iOS底层分析】消息通知机制

KVO

根底

数据结构

底层探求

NSNotificationCenter

根底

数据结构

底层探求

比照

KVO

NotificationCenter

相关文章

【WWDC23】一文看懂 Swift Macro

偏向锁，轻量级锁，重量级锁的核心原理

一口气讲完了Redis常用的数据结构及应用场景

Kubernetes资源编排系列之一: Pod YAML篇

作者信息