IOS观察者设计模式_移动开发-得得之家

什么是观察者模式？我们先打个比方，这就像你订报纸。比如你想知道美国最近放生了些新闻，你可能会订阅一份美国周刊，然后一旦美国有了新的故事，美国周刊就发一刊，并邮寄给你，当你收到这份报刊，然后你就能够了解美国最新的动态。其实这就是观察者模式，A对B的变化感兴趣，就注册为B的观察者，当B发生变化时通知A，告知B发生了变化。这是一种非常典型的观察者的用法，我把这种使用方法叫做经典观察者模式。当然与之相对的还有另外一种观察者模式——广义观察者模式。

从经典的角度看，观察者模式是一种通知变化的模式，一般认为只在对象发生变化感兴趣的场合有用。主题对象知道有观察者存在，设置会维护观察者的一个队列；而从广义的角度看，观察者模式是中传递变化数据的模式，需要查看对象属性时就会使用的一种模式，主题对象不知道观察者的存在，更像是围观者。需要知道主题对象的状态，所以即使在主题对象没有发生改变的时候，观察者也可能会去访问主题对象。换句话说广义观察者模式，是在不同的对象之间传递数据的一种模式。

观察者模式应当是在面向对象编程中被大规模使用的设计模式之一。从方法论的角度出发，传统的认知论认为，世界是由对象组成的，我们通过不停的观察和了解就能够了解对象的本质。整个人类的认知模型就是建立在“观察”这种行为之上的。我们通过不停与世界中的其他对象交互，并观察之来了解这个世界。同样，在程序的世界中，我们构建的每一个实例，也是通过不不停的与其他对象交互（查看其他对象的状态，或者改变其他对象的状态），并通过观察其他实例的变化并作出响应，以来完成功能。这也就是，为什么会把观察模式单独提出来，做一个专门的剖析的原因——在我看来他是很多其他设计模式的基础模式，并且是编程中极其重要的一种设计模式。

经典观察者模式

经典观察者模式被认为是对象的行为模式，又叫发布-订阅(Publish/Subscribe)模式、模型-视图(Model/View)模式、源-监听器(Source/Listener)模式或从属者(Dependents)模式。经典观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态上发生变化时，会通知所有观察者对象，使它们能够自动更新自己或者做出相应的一些动作。在文章一开始举的例子就是典型观察者模式的应用。

而在IOS开发中我们可能会接触到的经典观察者模式的实现方式，有这么几种：NSNotificationCenter、KVO、Delegate等

感知通知方式

在经典观察者模式中，因为观察者感知到主题对象变化方式的不同，又分为推模型和拉模型两种方式。

推模型

主题对象向观察者推送主题的详细信息，不管观察者是否需要，推送的信息通常是主题对象的全部或者部分数据。推模型实现了观察者和主题对象的解耦，两者之间没有过度的依赖关系。但是推模型每次都会以广播的方式，向所有观察者发送通知。所有观察者被动的接受通知。当通知的内容过多时，多个观察者同时接收，可能会对网络、内存（有些时候还会涉及IO）有较大影响。

在IOS中典型的推模型实现方式为NSNotificationCenter和KVO。

NSNotificationCenter

NSnotificationCenter是一种典型的有调度中心的观察者模式实现方式。以NSNotificationCenter为中心，观察者往Center中注册对某个主题对象的变化感兴趣，主题对象通过NSNotificationCenter进行变化广播。这种模型就是文章开始发布订阅报纸在OC中的一种类似实现。所有的观察和监听行为都向同一个中心注册，所有对象的变化也都通过同一个中心向外广播。

SNotificationCenter就像一个枢纽一样，处在整个观察者模式的核心位置，调度着消息在观察者和监听者之间传递。

一次完整的观察过程如上图所示。整个过程中，关键的类有这么几个（介绍顺序按照完成顺序）：

观察者Observer，一般继承自NSObject，通过NSNotificationCenter的addObserver:selector:name:object接口来注册对某一类型通知感兴趣.在注册时候一定要注意，NSNotificationCenter不会对观察者进行引用计数+1的操作，我们在程序中释放观察者的时候，一定要去报从center中将其注销了。


- (void) handleMessage:(NSNotification*)nc{
//解析消息内容
NSDictionary* userInfo = [nc userInfo];
}
- (void) commonInit
{
//注册观察者
[[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(handleMessage:) name:kDZTestNotificatonMessage object:nil];
}

通知中心NSNotificationCenter，通知的枢纽。
主题对象，被观察的对象，通过postNotificationName:object:userInfo:发送某一类型通知，广播改变。


- (void) postMessage
{
[[NSNotificationCenter defaultCenter] postNotificationName:kDZTestNotificatonMessage object:Nil userInfo:@{}];
}

通知对象NSNotification，当有通知来的时候，Center会调用观察者注册的接口来广播通知，同时传递存储着更改内容的NSNotification对象。

apple版实现的NotificationCenter让我用起来不太爽的几个小问题

在使用NSNotificationCenter的时候，从编程的角度来讲我们往往不止是希望能够做到功能实现，还能希望编码效率和整个工程的可维护性良好。而Apple提供的以NSNotificationCenter为中心的观察者模式实现，在可维护性和效率上存在以下缺点：

每个注册的地方需要同时注册一个函数，这将会带来大量的编码工作。仔细分析能够发现，其实我们每个观察者每次注册的函数几乎都是雷同的。这就是种变相的CtrlCV，是典型的丑陋和难维护的代码。
每个观察者的回调函数，都需要对主题对象发送来的消息进行解包的操作。从UserInfo中通过KeyValue的方式，将消息解析出来，而后进行操作。试想一下，工程中有100个地方，同时对前面中在响应变化的函数中进行了解包的操作。而后期需求变化需要多传一个内容的时候，将会是一场维护上的灾难。

当大规模使用观察者模式的时候，我们往往在dealloc处加上一句:

[[NSNotificationCenter defaultCenter] removeObserver:self]

而在实际使用过程中，会发现该函数的性能是比较低下的。在整个启动过程中，进行了10000次RemoveObserver操作，


@implementation DZMessage
- (void) dealloc
{
[[NSNotificationCenter defaultCenter] removeObserver:self];
}
....
for (int i = ; i &lt; ; i++) {
DZMessage* message = [DZMessage new];
}

通过下图可以看出这一过程消耗了23.4%的CPU，说明这一函数的效率还是很低的。

这还是只有一种消息类型的存在下有这样的结果，如果整个NotificationCenter中混杂着多种消息类型，那么恐怕对于性能来说将会是灾难性的。


for (int i = 0 ; i &lt; 10000; i++) {
DZMessage* message = [DZMessage new];
[[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(handle) name:[@(i) stringValue] object:nil];
}

增加了多种消息类型之后，RemoveObserver占用了启动过程中63.9%的CPU消耗。

而由于Apple没有提供Center的源码，所以修改这个Center几乎不可能了。

改进版的有中心观察者模式（DZNotificationCenter）

GitHub地址在设计的时候考虑到以上用起来不爽的地方，进行了优化：

将解包到执行函数的操作进行了封装，只需要提供某消息类型的解包block和消息类型对应的protocol，当有消息到达的时候，消息中心会进行统一解包，并直接调用观察者相应的函数。
对观察者的维护机制进行优化（还未做完），提升查找和删除观察者的效率。
DZNotificationCenter的用法和NSNotificationCenter在注册和注销观察者的地方是一样的，不一样的地方在于，你在使用的时候需要提供解析消息的block。你可以通过两种方式来提供。

直接注册的方式


[DZDefaultNotificationCenter addDecodeNotificationBlock:^SEL(NSDictionary *userInfo, NSMutableArray *__autoreleasing *params) {
NSString* key = userInfo[@"key"];
if (params != NULL) {
*params = [NSMutableArray new];
}
[*params addObject:key];
return @selector(handleTestMessageWithKey:);
} forMessage:kDZMessageTest];

实现DZNotificationInitDelegaete协议，当整个工程中大规模使用观察者的时候，建议使用该方式。这样有利于统一管理所有的解析方式。


- (DZDecodeNotificationBlock) decodeNotification:(NSString *)message forCenter:(DZNotificationCenter *)center
{
if (message == kDZMessageTest) {
return ^(NSDictionary* userInfo, NSMutableArray* __autoreleasing* params){
NSString* key = userInfo[@"key"];
if (params != NULL) {
*params = [NSMutableArray new];
}
[*params addObject:key];
return @selector(handlePortMessage:);
};
}
return nil;
}

在使用的过程中为了，能够保证在观察者处能够回调相同的函数，可以实现针对某一消息类型的protocol


@protocol DZTestMessageInterface &lt;NSObject&gt;
- (void) handleTestMessageWithKey:(NSString*)key;
@end

这样就能够保证，在使用观察者的地方不用反复的拼函数名和解析消息内容了。


@interface DZViewController () &lt;DZTestMessageInterface&gt;
@end
@implementation DZViewController
....
- (void) handleTestMessageWithKey:(NSString *)key
{
self.showLabel.text = [NSString stringWithFormat:@"get message with %@", key];
}
....

KVO

KVO的全称是Key-Value Observer，即键值观察。是一种没有中心枢纽的观察者模式的实现方式。一个主题对象管理所有依赖于它的观察者对象，并且在自身状态发生改变的时候主动通知观察者对象。让我们先看一个完整的示例：


static NSString* const kKVOPathKey = @"key";
@implementation DZKVOTest
- (void) setMessage:(DZMessage *)message
{
if (message != _message) {
if (_message) {
[_message removeObserver:self forKeyPath:kKVOPathKey];
}
if (message) {
[message addObserver:self forKeyPath:kKVOPathKey options:NSKeyValueObservingOptionNew context:Nil];
}
_message = message;
}
}
- (void) observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary *)change context:(void *)context
{
if ([keyPath isEqual:kKVOPathKey] &amp;&amp; object == _message) {
NSLog(@"get %@",change);
}
}
- (void) postMessage
{
_message.key = @"asdfasd";
}
@end

完成一次完整的改变通知过程，经过以下几次过程:

注册观察者[message addObserver:self forKeyPath:kKVOPathKey options:NSKeyValueObservingOptionNew context:Nil];
更改主题对象属性的值，即触发发送更改的通知 _message.key = @"asdfasd";
在制定的回调函数中，处理收到的更改通知


- (void) observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary *)change context:(void *)context
{
if ([keyPath isEqual:kKVOPathKey] &amp;&amp; object == _message) {
NSLog(@"get %@",change);
}
}

注销观察者 [_message removeObserver:self forKeyPath:kKVOPathKey];

KVO实现原理

一般情况下对于使用Property的属性，objc会为其自动添加键值观察功能，你只需要写一句@property (noatomic, assign) float age 就能够获得age的键值观察功能。而为了更深入的探讨一下，KVO的实现原理我们先手动实现一下KVO：


@implementation DZKVOManual
- (void) setAge:(int)age
{
[self willChangeValueForKey:kKVOPathAge];
if (age !=_age) {
_age = age;
}
[self didChangeValueForKey:kKVOPathAge];
}
//经验证 会先去调用automaticallyNotifiesObserversForKey:当该函数没有时才会调用automaticallyNotifiesObserversOfAge。这个函数应该是编译器，自动增加的一个函数，使用xcode能够自动提示出来。的确很强大。
//+(BOOL) automaticallyNotifiesObserversOfAge
//{
// return NO;
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IOS观察者设计模式

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