觀察者模式

觀察者模式是一種用于解耦一系列需要相互協(xié)作的類(lèi)之間進(jìn)行通信的對(duì)象行為模式。它定義了對(duì)象之間的一種一對(duì)多的依賴關(guān)系。當(dāng)一個(gè)對(duì)象的狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，所有依賴于它的對(duì)象都將得到通知。觀察者模式的實(shí)現(xiàn)一般分為兩個(gè)步驟：消費(fèi)者注冊(cè)通知消息監(jiān)聽(tīng)器、生產(chǎn)者發(fā)送通知消息。

iOS系統(tǒng)提供了多種對(duì)觀察者模式的實(shí)現(xiàn)：在Cocoa Touch層通過(guò)NSNotification類(lèi)和NSNotificationCenter類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)通知消息的注冊(cè)處理和發(fā)送，而在CoreFoundation層則提供了CFNotificationXXX系列的C函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)通知消息的注冊(cè)處理和發(fā)送，而在操作系統(tǒng)層面則通過(guò)libsystem_notify.dylib庫(kù)提供了一套基于C語(yǔ)言的更加底層的通知消息注冊(cè)和發(fā)送機(jī)制。

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本文將重點(diǎn)介紹libsystem_notify.dylib(以后簡(jiǎn)稱(chēng)為系統(tǒng)通知庫(kù))庫(kù)中所提供用于實(shí)現(xiàn)通知消息注冊(cè)和通知消息發(fā)送的各種接口函數(shù)。系統(tǒng)通知庫(kù)中的通知消息注冊(cè)和發(fā)送是可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)跨進(jìn)程通信的一種底層的通知機(jī)制。

系統(tǒng)通知庫(kù)的API

系統(tǒng)通知庫(kù)中的所有函數(shù)都在notify.h中被聲明，因此當(dāng)你要使用系統(tǒng)通知庫(kù)提供的函數(shù)時(shí)，需要在代碼中#include 。正如其它所有基于通知消息的實(shí)現(xiàn)一樣，每一種通知消息都通過(guò)一個(gè)字符串來(lái)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，系統(tǒng)通知庫(kù)中的通知消息也是如此。除此之外每個(gè)進(jìn)程注冊(cè)監(jiān)聽(tīng)了一個(gè)通知消息時(shí)還會(huì)生成一個(gè)進(jìn)程內(nèi)有效的通知消息標(biāo)識(shí)token。可以將token理解為進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)對(duì)某個(gè)監(jiān)聽(tīng)的通知消息的表征。系統(tǒng)通知庫(kù)在處理通知消息時(shí)分別提供了: 基于block的處理器、基于mach port的消息端口、基于信號(hào)的處理、基于文件操作的處理器一共四種處理方式。

一、通知消息的注冊(cè)

系統(tǒng)通知庫(kù)為支持上述四種消息處理機(jī)制，分別提供四個(gè)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種處理類(lèi)型的通知消息的注冊(cè)：

//基于block處理的通知注冊(cè) 
uint32_t notify_register_dispatch(const char *name, int *out_token, dispatch_queue_t queue, notify_handler_t handler) 
 
//基于信號(hào)處理的通知注冊(cè) 
uint32_t notify_register_signal(const char *name, int sig, int *out_token); 
 
//基于mach port消息的通知注冊(cè) 
uint32_t notify_register_mach_port(const char *name, mach_port_t *notify_port, int flags, int *out_token); 
 
//基于文件描述符的通知注冊(cè)。 
uint32_t notify_register_file_descriptor(const char *name, int *notify_fd, int flags, int *out_token); 

上述的四個(gè)函數(shù)可以看出，每個(gè)函數(shù)的參數(shù)都是通知消息的名稱(chēng)，也就是我們想要監(jiān)聽(tīng)的通知消息名稱(chēng)，并且每個(gè)函數(shù)都有一個(gè)out_token輸出，用來(lái)標(biāo)識(shí)進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)注冊(cè)的這個(gè)通知消息。對(duì)于block處理器而言，每次監(jiān)聽(tīng)的通知被觸發(fā)時(shí)總會(huì)在某個(gè)指定的queue中調(diào)用指定的block函數(shù);對(duì)于signal而言，每次監(jiān)聽(tīng)的通知被觸發(fā)時(shí)總是會(huì)向系統(tǒng)發(fā)出指定的信號(hào);對(duì)于mach port而言，每次監(jiān)聽(tīng)的通知被觸發(fā)時(shí)總是會(huì)往指定的mach port端口發(fā)送一條空的mach msg消息;對(duì)于文件描述符而言，每次監(jiān)聽(tīng)的通知被觸發(fā)時(shí)總是會(huì)往指定的文件中寫(xiě)入特定的內(nèi)容。

• 系統(tǒng)通知庫(kù)不僅支持iOS系統(tǒng)還支持macOS系統(tǒng)，而且是跨進(jìn)程的通知消息。但是一般情況下iOS系統(tǒng)只會(huì)用notify_register_dispatch函數(shù)來(lái)監(jiān)聽(tīng)通知并通過(guò)block的方式進(jìn)行處理，而macOS系統(tǒng)則所有的處理方式都可用。

二、通知消息的發(fā)送

當(dāng)某個(gè)通知消息產(chǎn)生時(shí)，需要將通知消息發(fā)送給所有的監(jiān)聽(tīng)者。通知消息的發(fā)送是通過(guò)函數(shù)notify_post來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

uint32_t notify_post(const char *name); 

函數(shù)的簽名很簡(jiǎn)單，入?yún)⒕褪峭ㄖ⒚Q(chēng)。系統(tǒng)通知函數(shù)中的通知不會(huì)附帶任何的附加參數(shù)。

三、通知消息監(jiān)聽(tīng)者的暫停、恢復(fù)、取消

當(dāng)注冊(cè)某個(gè)通知消息時(shí)，系統(tǒng)會(huì)返回一個(gè)token值來(lái)標(biāo)識(shí)這個(gè)通知信息。同時(shí)系統(tǒng)還分別提供了對(duì)通知消息監(jiān)聽(tīng)的暫停、恢復(fù)、和取消處理：

//通知的暫停，設(shè)置后此token將暫時(shí)不會(huì)接受消息的通知。 
uint32_t notify_suspend(int token) 
//通知的恢復(fù)，設(shè)置后此token將恢復(fù)接受消息的通知。 
uint32_t notify_resume(int token) 
//通知的取消，設(shè)置后此token將不再接受消息的通知。 
uint32_t notify_cancel(int token); 

四、通知消息發(fā)送檢測(cè)

有的時(shí)候我們并不想注冊(cè)某個(gè)通知消息處理器來(lái)對(duì)通知進(jìn)行處理，而只是想檢測(cè)某個(gè)通知消息是否已經(jīng)被發(fā)送過(guò)，為此系統(tǒng)提供兩個(gè)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這功能：

//注冊(cè)一個(gè)通知消息檢測(cè)的token。 
 uint32_t notify_register_check(const char *name, int *out_token); 
 
//檢測(cè)這個(gè)token所對(duì)應(yīng)的通知消息是否被發(fā)送過(guò)。如果通知消息被發(fā)送過(guò)則check返回1，否則返回0。 
 uint32_t notify_check(int token, int *check); 

五、通知消息的狀態(tài)

對(duì)于通知消息的監(jiān)聽(tīng)者來(lái)說(shuō)，我們可以對(duì)返回的token綁定一個(gè)64位的狀態(tài)數(shù)據(jù)。我們可以獲取以及設(shè)置它。這個(gè)狀態(tài)數(shù)據(jù)主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)通知監(jiān)聽(tīng)者的擴(kuò)展處理。

uint32_t notify_set_state(int token, uint64_t state64) 
uint32_t notify_get_state(int token, uint64_t *state64) 

六、系統(tǒng)預(yù)置的通知消息

操作系統(tǒng)底層支持了一些預(yù)置的通知消息，這些通知消息在頭文件notify_keys.h中被聲明。這些預(yù)置的消息有針對(duì)目錄服務(wù)的、有針對(duì)磁盤(pán)空間和卷掛起的、有針對(duì)網(wǎng)絡(luò)配置改變的、有針對(duì)寫(xiě)日志通知的、有針對(duì)系統(tǒng)時(shí)區(qū)和時(shí)間改變的。每種具體的通知消息可以看文件中的說(shuō)明，比如下面的例子實(shí)現(xiàn)對(duì)了對(duì)磁盤(pán)空間不足，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變以及對(duì)調(diào)整了系統(tǒng)的時(shí)間進(jìn)行的監(jiān)聽(tīng)處理：

#include <notify.h> 
#include <notify_keys.h> 
 
void foo() 
{ 
   int  token1, token2, token3; 
    //注冊(cè)監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變的通知。 
   notify_register_dispatch(kNotifySCNetworkChange, & token1, dispatch_get_main_queue(), ^(int token) { 
        //... 
    }); 
     
      
    //注冊(cè)監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)磁盤(pán)空間不足的通知 
    notify_register_dispatch(kNotifyVFSLowDiskSpaceRootFS, &token2, dispatch_get_main_queue(), ^(int token) { 
        //.... 
    }); 
   
     
   //注冊(cè)監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)時(shí)間被改變的通知。 
    notify_register_dispatch(kNotifyClockSet, &token3, dispatch_get_main_queue(), ^(int token) { 
        //... 
    }); 
     
} 

除了notify_keys.h公開(kāi)的通知消息外，還有一些未被公開(kāi)的通知消息，我們可以通過(guò)這些未被公開(kāi)的消息來(lái)獲取更多關(guān)于系統(tǒng)狀態(tài)的改變，下面的列表將列出所有的系統(tǒng)底層的通知消息，具體每個(gè)通知是什么意義就讀者自行猜測(cè)和驗(yàn)證吧。

"com.apple.asl.remote" 
"com.apple.system.timezone" 
"com.apple.MCX._managementStatusChangedForDomains" 
"com.apple.CFPreferences._domainsChangedExternally" 
"com.apple.system.clock_set" 
"com.apple.system.timezone" 
"AppleNumberPreferencesChangedNotification" 
"AppleTimePreferencesChangedNotification" 
"AppleDatePreferencesChangedNotification" 
"AppleLanguagePreferencesChangedNotification" 
"AppleTextBehaviorPreferencesChangedNotification" 
"com.apple.librarian.account-token-changed" 
"com.apple.system.batterysavermode" 
"com.apple.accessibility.cache.forcetouch.sensitivity.changed" 
"com.apple.networkd.started" 
"com.apple.neconfigurationchanged" 
"com.apple.networkd.settings" 
"com.apple.system.config.network_change" 
"com.apple.CoreAnimation.CAWindowServer.DisplayChanged" 
"com.apple.networkd.proxy_count" 
"com.apple.iohideventsystem.available" 
"com.apple.backboardd.rawOrientation" 
"com.apple.springboard.hasBlankedScreen" 
"UIBacklightLevelChangedNotification" 
"com.apple.accessibility.wob.status" 
"com.apple.backboardd.videosettingschanged" 
"com.apple.mobile.keybagd.user_changed" 
"com.apple.LaunchServices.database" 
"com.apple.accessibility.cache.enhance.text.legibility" 
"com.apple.frontboard.systemappservices.serverNotifyToken" 
"com.apple.frontboard.workspace.serverNotifyToken" 
"com.apple.accessibility.cache.captioning" 
"com.apple.accessibility.cache.vot" 
"com.apple.accessibility.cache.ax" 
"com.apple.accessibility.cache.app.ax" 
"com.apple.accessibility.status" 
"com.apple.language.changed" 
"com.apple.springboard.showingAlertItem" 
"com.apple.mobile.keybagd.lock_status" 
"NameLayerTree" 
"ApplePreferredContentSizeCategoryChangedNotification" 
"kKeepAppsUpToDateEnabledChangedNotification" 
"com.apple.accessibility.cache.reduce.motion" 
"UIKeyboardSpringBoardKeyboardShow" 
"UIKeyboardSpringBoardKeyboardHide" 
"com.apple.locationd.registration" 
"kCTDaemonReadyNotification" 
"com.apple.system.config.network_change" 
"com.apple.system.timezone./var/db/timezone/zoneinfo/UTC" 
"com.apple.system.info:/etc/hosts" 
"com.apple.MSVLoggingConfigurationDidChange" 
"com.apple.managedconfiguration.defaultsdidchange" 
"com.apple.AppSupport.loggingDefaultsChanged" 
"com.apple.mobileipod.MPMusicPlayerController.launched" 
"com.apple.networkd.nat64.ifstate" 
"com.apple.ManagedConfiguration.profileListChanged" 
"com.apple.backboardd.unambiguousOrientation" 
"com.apple.accessibility.cache.button.shapes.enabled" 
"com.apple.accessibility.cache.use.single.system.color.enabled" 
"com.apple.accessibility.cache.darken.system.colors.enabled" 
"com.apple.coreui.statistics" 
"com.apple.UIKit.UIScreenEdgeGestureMode" 
"com.apple.managedconfiguration.restrictionchanged" 
"com.apple.managedconfiguration.passcodechanged" 
"PINPolicyChangedNotification" 
"com.apple.managedconfiguration.settingschanged" 
"com.apple.managedconfiguration.effectivesettingschanged" 
"com.apple.managedconfiguration.appwhitelistdidchange" 
"com.apple.managedconfiguration.defaultsdidchange" 
"com.apple.managedconfiguration.keyboardsettingschanged" 
"com.apple.managedconfiguration.clientrestrictionschanged" 
"com.apple.managedconfiguration.webFilterUIActiveDidChange" 
"com.apple.ManagedConfiguration.managedAppsChanged" 
"MCManagedBooksChanged" 
"com.apple.managedconfiguration.allowpasscodemodificationchanged" 
"com.apple.mediaserverd.up" 
"com.apple.hangtracer.prefchangednotification" 
"com.apple.accessibility.cache.enhance.background.contrast" 
"com.apple.system.thermalpressurelevel" 
"com.apple.backboardd.backlight.changed" 
"com.apple.accessibility.QuickSpeakEnabled" 
"com.apple.accessibility.cache.quick.speak" 
"com.apple.powerlog.state_changed" 
"com.apple.powerlog.clientPermissionState"