如何在Category中实现基于集合的KVO兼容只读依赖属性？

需求概述 #

无法修改或子类化FinalClass，仅能通过Category扩展一个只读属性someCollectionSubset——该属性是原类中someCollection集合的过滤子集，要求具备KVO兼容性以支持绑定。

现有方案的局限 #

对于非集合属性依赖场景，可通过实现keyPathsForValuesAffectingValueFor<Property>来关联依赖属性，但苹果文档明确指出，该方法不支持包含多对多关系的键路径，因此无法直接用于集合依赖场景。

苹果官方给出的两种解决方案在Category中难以落地：

• 无法安全地在原类的init/dealloc中注册/注销观察者
• 无法通过子类扩展生命周期方法

最优实现：方法混写（Method Swizzling） #

通过Objective-C运行时的方法混写技术，拦截原类中所有修改someCollection的操作，在合适时机为someCollectionSubset发送KVO变更通知，覆盖集合替换和集合内容修改两种场景。

完整代码实现 #

FinalClass+Category.m

#import "FinalClass+Category.h"
#import <objc/runtime.h>

@implementation FinalClass (Category)

+ (void)load {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        // Hook 集合替换方法
        SEL originalSetSel = @selector(setSomeCollection:);
        SEL swizzledSetSel = @selector(swizzled_setSomeCollection:);
        Method originalSetMethod = class_getInstanceMethod(self, originalSetSel);
        Method swizzledSetMethod = class_getInstanceMethod(self, swizzledSetSel);
        
        if (!class_addMethod(self, originalSetSel, method_getImplementation(swizzledSetMethod), method_getTypeEncoding(swizzledSetMethod))) {
            method_exchangeImplementations(originalSetMethod, swizzledSetMethod);
        }
        
        // Hook 可变集合获取方法
        SEL originalMutableSetSel = @selector(mutableSetValueForKey:);
        SEL swizzledMutableSetSel = @selector(swizzled_mutableSetValueForKey:);
        Method originalMutableMethod = class_getInstanceMethod(self, originalMutableSetSel);
        Method swizzledMutableMethod = class_getInstanceMethod(self, swizzledMutableSetSel);
        
        if (!class_addMethod(self, originalMutableSetSel, method_getImplementation(swizzledMutableMethod), method_getTypeEncoding(swizzledMutableMethod))) {
            method_exchangeImplementations(originalMutableMethod, swizzledMutableMethod);
        }
    });
}

- (void)swizzled_setSomeCollection:(NSSet *)newCollection {
    // 发送子集属性的KVO变更通知
    [self willChangeValueForKey:@"someCollectionSubset"];
    [self swizzled_setSomeCollection:newCollection]; // 调用原方法
    [self didChangeValueForKey:@"someCollectionSubset"];
}

- (NSMutableSet *)swizzled_mutableSetValueForKey:(NSString *)key {
    NSMutableSet *mutableSet = [self swizzled_mutableSetValueForKey:key];
    if ([key isEqualToString:@"someCollection"]) {
        // 返回代理集合拦截修改操作
        return [[MutableSetProxy alloc] initWithTarget:mutableSet owner:self key:@"someCollectionSubset"];
    }
    return mutableSet;
}

- (NSSet *)someCollectionSubset {
    // 实现集合过滤逻辑
    NSPredicate *predicate = [NSPredicate predicateWithFormat:@"..."]; // 替换为你的过滤条件
    return [self.someCollection filteredSetUsingPredicate:predicate];
}

@end

#pragma mark - 可变集合代理类
@interface MutableSetProxy : NSProxy
- (instancetype)initWithTarget:(NSMutableSet *)target owner:(id)owner key:(NSString *)key;
@end

@implementation MutableSetProxy {
    NSMutableSet *_targetSet;
    id _ownerObject;
    NSString *_observedKey;
}

- (instancetype)initWithTarget:(NSMutableSet *)target owner:(id)owner key:(NSString *)key {
    _targetSet = target;
    _ownerObject = owner;
    _observedKey = key;
    return self;
}

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)sel {
    return [_targetSet methodSignatureForSelector:sel];
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation {
    NSString *selName = NSStringFromSelector(invocation.selector);
    // 判断是否为集合修改操作
    BOOL isMutation = [selName hasPrefix:@"add"] || [selName hasPrefix:@"remove"] ||
                      [selName isEqualToString:@"setSet:"] || [selName isEqualToString:@"intersectSet:"] ||
                      [selName isEqualToString:@"minusSet:"] || [selName isEqualToString:@"unionSet:"];
    
    if (isMutation) {
        [_ownerObject willChangeValueForKey:_observedKey];
        [invocation invokeWithTarget:_targetSet];
        [_ownerObject didChangeValueForKey:_observedKey];
    } else {
        [invocation invokeWithTarget:_targetSet];
    }
}

@end

方案说明 #

1. 集合替换场景处理：
   混写setSomeCollection:方法，在调用原方法前后，为someCollectionSubset发送KVO的willChange和didChange通知，覆盖直接替换整个集合的操作。

2. 集合内容修改场景处理：
   混写mutableSetValueForKey:方法，当请求someCollection的可变集合时，返回一个NSProxy代理对象。代理拦截所有修改集合的操作（增删、集合运算等），在执行前后发送子集属性的KVO通知。

3. 线程安全保障：
   在load方法中使用dispatch_once确保方法混写仅执行一次，避免重复混写引发的逻辑异常。

注意事项 #

• 若原类存在自定义的集合修改方法（非通过mutableSetValueForKey:的操作），需额外混写这些方法以保证KVO通知的完整性。
• NSProxy的方法拦截逻辑可根据需求扩展，覆盖所有可能修改集合的方法。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jan Z.