前言

我们知道， OC 中有三种对象：实例对象，类对象，元类对象。他们的关系如图：

OC中三种对象

我们复习一下这张图：

isa 属性用来沟通这三种对象

实例对象的 isa 指向（当前类的）类对象，类对象的 isa 指向（当前类的）元类对象。

superclass 属性用来找到这三种对象的父类

比如 Student 继承自 Person，Person 继承自 NSObject，那么在查找Student 内的属性，或者调用 Student 的方法时，就要用到 superclass：
如果 Student 没有 eat 方法，那么就通过 superclass 找到 Person，看看有没有 eat 方法，有的话直接调用。

复习

我们先复习一下 KVO 和 KVC。
KVO 全称 key value observing，翻译成“键值观察”，是 Foundation 框架中的重要组成部分，借助了 Runtime 的特性，通过 C 语言实现。
主要是如下两个方法：

@interface NSObject(NSKeyValueObserverRegistration)
- (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context;

- (void)removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath context:(nullable void *)context API_AVAILABLE(macos(10.7), ios(5.0), watchos(2.0), tvos(9.0));

- (void)removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath;
@end

假设我们有 KSPerson 类：

@interface KSPerson : NSObject
@property (assign, nonatomic) int age;
@property (assign, nonatomic) int height;
@end

以及测试代码：

#import "ViewController.h"
#import "KSPerson.h"
#import <objc/runtime.h>

@interface ViewController ()
@property (strong, nonatomic) KSPerson *person1;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    self.person1 = [[KSPerson alloc] init];
    self.person1.age = 1;
    self.person1.height = 11;
    
    NSLog(@"绑定前：%@",object_getClass(self.person1));
    
    // 给person1对象添加KVO监听
    NSKeyValueObservingOptions options = NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld;
    [self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"age" options:options context:@"123"];
    [self.person1 addObserver:self forKeyPath:@"height" options:options context:@"456"];
    
    Class kvoClass = object_getClass(self.person1);
    Class sprClass = class_getSuperclass(kvoClass);
    NSLog(@"绑定后的类变成了：%@，父类：%@",kvoClass,sprClass);

}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    self.person1.age = 20;
    self.person1.height = 30;
}

- (void)dealloc {
    [self.person1 removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
    [self.person1 removeObserver:self forKeyPath:@"height"];
}

// 当监听对象的属性值发生改变时，就会调用
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context
{
    NSLog(@"监听到%@的%@属性值改变了 - %@ - %@", object, keyPath, change, context);
}

@end

那么点击屏幕的时候应该会触发，并且打印信息：

绑定前：KSPerson
绑定后的类变成了：NSKVONotifying_KSPerson，父类：KSPerson

这证实了：KVO 动态生成了新的类 NSKVONotifying_KSPerson。 接下来，我们深入剖析一下。

动态生成子类

先告诉大家结果，KVO 内部实现是这样的：

// 1. 重写 setter 方法，在设置值前后触发通知
- (void)setAge:(int)age {
    [self willChangeValueForKey:@"age"];
    [super setAge:age]; // 调用原始实现
    [self didChangeValueForKey:@"age"];
}

// 2. 重写 class 方法，隐藏动态子类的存在
- (Class)class {
    return class_getSuperclass(object_getClass(self)); // 返回父类(KSPerson)
}

// 3. 重写 dealloc 方法，清理资源

我们最关注的部分无疑是动态生成子类是如何做到的。仍然直接给出答案：
改变对象的 isa指针：

// 添加观察者时
object_setClass(originalObject, generatedSubclass);

// 移除观察者时  
object_setClass(observedObject, originalClass);

参考

Introduction to Key-Value Observing Programming Guide

apple-oss-distributions 之 Runtime 源码