iOS系統的底層通知架構庫

觀察者模式

觀察者模式是一種用于解耦一系列需要互相協作的類之間進行通信的對象行為模式。它定義了對象之間的一種一對多的依賴關系。當一個對象的狀态發生改變時，所有依賴于它的對象都将得到通知。觀察者模式的實作一般分為兩個步驟：消費者注冊通知消息監聽器、生産者發送通知消息。

iOS系統提供了多種對觀察者模式的實作：在Cocoa Touch層通過NSNotification類和NSNotificationCenter類來實作通知消息的注冊處理和發送，而在CoreFoundation層則提供了CFNotificationXXX系列的C函數來實作通知消息的注冊處理和發送，而在作業系統層面則通過libsystem_notify.dylib庫提供了一套基于C語言的更加底層的通知消息注冊和發送機制。

本文将重點介紹libsystem_notify.dylib(以後簡稱為系統通知庫)庫中所提供用于實作通知消息注冊和通知消息發送的各種接口函數。系統通知庫中的通知消息注冊和發送是可以用來實作跨程序通信的一種底層的通知機制。

系統通知庫的API

系統通知庫中的所有函數都在notify.h檔案中被聲明，是以當你要使用系統通知庫提供的函數時，需要在代碼中#include <notify.h>。正如其它所有基于通知消息的實作一樣，每一種通知消息都通過一個字元串來進行辨別，系統通知庫中的通知消息也是如此。除此之外每個程序注冊監聽了一個通知消息時還會生成一個程序内有效的通知消息辨別token。可以将token了解為程序在運作時對某個監聽的通知消息的唯一表征。系統通知庫在處理通知消息時分别提供了: 基于block的處理器、基于mach port的消息端口、基于信号的處理、基于檔案操作的處理器一共四種處理方式。

系統通知庫為支援上述四種消息處理機制，分别提供四個函數來實作各種處理類型的通知消息的注冊：

上述的四個函數可以看出，每個函數的第一個參數都是通知消息的名稱，也就是我們想要監聽的通知消息名稱，并且每個函數都有一個out_token輸出，用來辨別程序在運作時注冊的這個通知消息。對于block處理器而言，每次監聽的通知被觸發時總會在某個指定的queue中調用指定的block函數；對于signal而言，每次監聽的通知被觸發時總是會向系統發出指定的信号；對于mach port而言，每次監聽的通知被觸發時總是會往指定的mach port端口發送一條空的mach msg消息；對于檔案描述符而言，每次監聽的通知被觸發時總是會往指定的檔案中寫入特定的内容。

系統通知庫不僅支援iOS系統還支援macOS系統，而且是跨程序的通知消息。但是一般情況下iOS系統隻會用notify_register_dispatch函數來監聽通知并通過block的方式進行處理，而macOS系統則所有的處理方式都可用。

當某個通知消息産生時，需要将通知消息發送給所有的監聽者。通知消息的發送是通過函數notify_post來實作的：

函數的簽名很簡單，入參就是通知消息名稱。系統通知函數中的通知不會附帶任何的附加參數。

當注冊某個通知消息時，系統會傳回一個token值來辨別這個通知資訊。同時系統還分别提供了對通知消息監聽的暫停、恢複、和取消處理：

有的時候我們并不想注冊某個通知消息處理器來對通知進行處理，而隻是想檢測某個通知消息是否已經被發送過，為此系統提供兩個函數來實作這功能：

對于通知消息的監聽者來說，我們可以對傳回的token綁定一個64位的狀态資料。我們可以擷取以及設定它。這個狀态資料主要用來實作對通知監聽者的擴充處理。

作業系統底層支援了一些預置的通知消息，這些通知消息在頭檔案notify_keys.h中被聲明。這些預置的消息有針對目錄服務的、有針對磁盤空間和卷挂起的、有針對網絡配置改變的、有針對寫日志通知的、有針對系統時區和時間改變的。每種具體的通知消息可以看檔案中的說明，比如下面的例子實作對了對磁盤空間不足，網絡狀态改變以及對調整了系統的時間進行的監聽處理：

除了notify_keys.h檔案中公開的通知消息外，還有一些未被公開的通知消息，我們可以通過這些未被公開的消息來擷取更多關于系統狀态的改變，下面的清單将列出所有的系統底層的通知消息，具體每個通知是什麼意義就讀者自行猜測和驗證吧。