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iOS動態性是我的關於iOS運行時的系列文章，由淺入深，從理論到實踐。本文是第5篇。有興趣可以看看我之前的文章。
用戶行為統計(User Behavior Statistics, UBS)一直是移動互聯網產品中必不可少的環節，也俗稱埋點。在保證移動端流量不會受較大影響的前提下，PM們總是希望埋點覆蓋面越廣越好。目前常規的做法是將埋點代碼封裝成工具類，但凡工程中需要埋點(如點擊事件、頁面跳轉)的地方都插入埋點代碼。一旦項目越來越復雜，你會發現埋點的代碼散落在程序的各個角落，不利於維護以及復用。本文旨在探討利用iOS的運行時機制實現一種可復、解耦、容易維護的用戶統計方案。探討畢竟是探討，歡迎到留言討論。本文雖有些長卻是用心之作，希望你有耐心看完。
注：本文需要一些iOS的Runtime基礎
該方案的完成將會用到以下知識：
- Method Swizzling(Hook)
- 單元測試
一、常規埋點做法
接着開頭的話題，我們先回顧一下主流的埋點是怎么做的。我粗糙地將埋點分為兩種：1、頁面統計，包括頁面停留時間、頁面進入次數；2、交互事件統計，包括單擊、雙擊、手勢交互等。
1)常規頁面統計埋點
以統計頁面進入次數為例，最簡單粗暴的做法是在所有頁面的viewDidAppear:以及viewDidDisappear:中分別埋點，將自己對應的pageID上傳給服務端。代碼大概長醬紫：
@implementation HomeViewController
//...other methods
- (void)viewDidAppear:(BOOL)animated
{
[super viewWillAppear:animated];
[WUserStatistics sendEventToServer:@"PAGE_EVENT_HOME_ENTER"];
}
- (void)viewDidDisappear:(BOOL)animated
{
[super viewDidDisappear:animated];
[WUserStatistics sendEventToServer:@"PAGE_EVENT_HOME_LEAVE"];
}
@end
+[WUserStatistics sendEventToServer:]封裝網絡請求，將ID上傳給服務器。上述方案有以下弊端：
1、復用性差。這部分埋點代碼很難給其他項目復用
2、工作量大。尤其當頁面較多時，需要修改的代碼較多
3、引入“臟代碼”，不易維護
第3點提到的“臟代碼”意思是用戶行為分析這種業務其實跟主業務沒太大關系，不應該保持如此高的耦合度，因為這些代碼會干擾我們對項目主業務的維護。這個我個人看法。
2)常規交互事件埋點
常規做法一般在交互事件的selector中獲取該事件的ID並上傳給服務端，代碼大概長醬紫：
- (IBAction)onFavBtnPressed:(id)sender
{
[WUserStatistics sendEventToServer:@"CTRL_EVENT_HOME_FAV"];
//...do other things
}
稍微大一點的APP如果采用這種方式，那諸如此類的埋點代碼將遍地都是。它的缺點參考頁面統計埋點部分，其復用性基本為零，也就是在新項目中根本無法復用埋點代碼。
小總結一下，采用常規的做法雖然直觀方便，但在可復用性、可維護性等方面有所欠缺。在我看來，借助運行時可以很好地避開這些缺點。
二、Method Swizzling、Hook與代碼注入
由於Runtime知識不屬於本文的重點，這里只簡單介紹。
在iOS中，我們可以在運行時替換兩個方法的實現，達到“勾住”某個方法並注入代碼的目的。具體做法是:
重載類的“+(void)load”方法，在程序加載到內存時利用Runtime的
method_exchangeImplementations等接口將方法(設為M)的實現互相交換。當方法M被調用時就會被勾住(Hook)，執行我們的方法。
這種技術也稱為Method Swizzling，屬於面向切面編程(Aspect-Oriented Programming)的一種實現。
替換兩個方法的實現，代碼一般長醬紫：
@interface WHookUtility : NSObject
+ (void)swizzlingInClass:(Class)cls originalSelector:(SEL)originalSelector swizzledSelector:(SEL)swizzledSelector;
@end
@implementation WHookUtility
+ (void)swizzlingInClass:(Class)cls originalSelector:(SEL)originalSelector swizzledSelector:(SEL)swizzledSelector
{
Class class = cls;
Method originalMethod = class_getInstanceMethod(class, originalSelector);
Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(class, swizzledSelector);
BOOL didAddMethod =
class_addMethod(class,
originalSelector,
method_getImplementation(swizzledMethod),
method_getTypeEncoding(swizzledMethod));
if (didAddMethod) {
class_replaceMethod(class,
swizzledSelector,
method_getImplementation(originalMethod),
method_getTypeEncoding(originalMethod));
} else {
method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod);
}
}
@end
這個WHookUtility工具類下文會用到。比如現在我們要勾住UIViewController的viewWillAppear:方法，可以這樣做：
@implementation UIViewController (userStastistics)
+ (void)load {
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
SEL originalSelector = @selector(viewWillAppear:);
SEL swizzledSelector = @selector(swiz_viewWillAppear:);
[WHookUtility swizzlingInClass:[self class] originalSelector:originalSelector swizzledSelector:swizzledSelector];
});
}
#pragma mark - Method Swizzling
- (void)swiz_viewWillAppear:(BOOL)animated
{
//插入需要執行的代碼
NSLog(@"我在viewWillAppear執行前偷偷插入了一段代碼");
//不能干擾原來的代碼流程，插入代碼結束后要讓本來該執行的代碼繼續執行
[self swiz_viewWillAppear:animated];
}
@end
更多關於Runtime、method swizzling、面向切面編程的介紹請參考這里
三、基於運行時的埋點方案
為了便於下文敘述，先引入一個簡單的項目，共有兩個頁面(HomeViewController，DetailViewController)，如下：
需求是
- 統計兩個頁面的展示與離開次數
- 統計收藏、分享單擊事件的次數
- 對現有工程代碼影響越小越好
1)統計兩個頁面的展示與離開次數
這部分應該比較直觀了，摒棄掉在每個controller中埋點的方式，我們對UIViewController添加category從而Hook到viewWillAppear:與viewWillDisappear:。在這兩個方法中注入埋點代碼：
這時候問題來了，項目中每個頁面都會有自己的頁面事件編號(pageEventID)，此處的埋點代碼如何知道要發送什么pageEventID給服務端呢？輕松祭出if-else神器：
- (NSString *)pageEventID:(BOOL)bEnterPage
{
NSString *selfClassName = NSStringFromClass([self class]);
NSString *pageEventID = nil;
if ([selfClassName isEqualToString:@"HomeViewController"]) {
pageEventID = bEnterPage ? @"EVENT_HOME_ENTER_PAGE" : @"EVENT_HOME_LEAVE_PAGE";
} else if ([selfClassName isEqualToString:@"DetailViewController"]) {
pageEventID = bEnterPage ? @"EVENT_DETAIL_ENTER_PAGE" : @"EVENT_DETAIL_LEAVE_PAGE";
}
//else if (<#expression#>)...
}
當然，我們可以有更優雅的方式，比如用一個配置表替代上面一長串的if判斷，這樣無論頁面數怎么增加，代碼始終是那么一小段。我們新建一個WGlobalUserStatisticsConfig.plist的配置表來存放每個頁面在進入以及離開時的pageEventID，結構如下：
因此，頁面進出統計中獲取pageEventID的代碼始終是以下這幾句：
- (NSString *)pageEventID:(BOOL)bEnterPage
{
NSDictionary *configDict = [self dictionaryFromUserStatisticsConfigPlist];
NSString *selfClassName = NSStringFromClass([self class]);
return configDict[selfClassName][@"PageEventIDs"][bEnterPage ? @"Enter" : @"Leave"];
}
- (NSDictionary *)dictionaryFromUserStatisticsConfigPlist
{
NSString *filePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"WGlobalUserStatisticsConfig" ofType:@"plist"];
NSDictionary *dic = [NSDictionary dictionaryWithContentsOfFile:filePath];
return dic;
}
效果如下：
以上就是完成了頁面進出統計的埋點，並且達到了我們的第三點預期：對現有代碼基本無影響。通過Method Swizzling的方式現有的工程甚至不需要import任何文件！后期代碼變動時需要維護的僅僅是plist配置表。
2)統計收藏、分享單擊事件的次數
與上一節思路一致，要做到解耦顯然需要通過category+hook來實現。本文demo中收藏跟分享都是UIButton類型，可以考慮添加UIButton的catogory。但更好的方式是添加UIControl的category，這樣可以讓埋點代碼覆蓋到所有UIControl的子類中去，比如button、switch、segment等，提高復用性。
既然要hook，那就要清楚到底要hookUIControl的哪(幾)個方法，只有部分方法是滿足埋點需求的，最好是所hook的方法能提供target、actionName等信息。這是個嘗試的過程。
UIControl的方法列表有以下：
通過觀察方法名和參數，我們有理由懷疑是倒數第二個，因其攜帶了不少貌似有價值的信息：
- (void)sendAction:(SEL)action to:(nullable id)target forEvent:(nullable UIEvent *)event;
於是寫出測試代碼看看：
@implementation UIControl (userStastistics)
+ (void)load {
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
SEL originalSelector = @selector(sendAction:to:forEvent:);
SEL swizzledSelector = @selector(swiz_sendAction:to:forEvent:);
[WHookUtility swizzlingInClass:[self class] originalSelector:originalSelector swizzledSelector:swizzledSelector];
});
}
#pragma mark - Method Swizzling
- (void)swiz_sendAction:(SEL)action to:(id)target forEvent:(UIEvent *)event;
{
//插入埋點代碼
[self performUserStastisticsAction:action to:target forEvent:event];
[self swiz_sendAction:action to:target forEvent:event];
}
- (void)performUserStastisticsAction:(SEL)action to:(id)target forEvent:(UIEvent *)event;
{
NSLog(@"\n***hook success.\n[1]action:%@\n[2]target:%@ \n[3]event:%ld", NSStringFromSelector(action), target, (long)event);
}
@end
Log如下圖：
可以看到，通過category+method swizzling的方式在沒有修改現有工程任何代碼的情況下已經成功Hook到所有點擊事件，在Hook代碼中我們知道了一個點擊事件的target也就是ViewController，也知道了點擊事件的響應函數名，知道了點擊的TouchSet。這些信息已經能滿足埋點需求了。
與頁面統計埋點類似，我們同樣采用plist配置表的方式避免一大長串的if-else判斷：
有了這張配置表就很容易得到某次單擊事件的事件ID(ControlEventID)：
NSString *actionString = NSStringFromSelector(action);//獲取SEL string
NSString *targetName = NSStringFromClass([target class]);//viewController name
NSDictionary *configDict = [self dictionaryFromUserStatisticsConfigPlist];
eventID = configDict[targetName][@"ControlEventIDs"][actionString];
事實上，我把某個頁面單元的所有事件ID分成了兩類：頁面事件ID(PageEventIDs，頁面的進出等)、交互事件ID(ControlEventIDs，單擊、雙擊、手勢等)。分類有助於下文使用單元測試(Unit Test)進行自動化后期維護。
埋點效果如圖：
到這里先做了階段性的總結，本文提出的思路有以下優越性：
- 與工程代碼基本解耦，避免引入“臟代碼”
- 即使后期工程代碼發生重構，需要修改的僅僅是plist配置表
- 維護配置表比維護散落在工程各個角落的代碼簡單
四、基於單元測試的后期維護
俗話說，創業難守業更難。前面的思路基本可以完成初步的埋點需求。但是在實際項目中代碼重構是很頻繁的。這意味着在多人協作開發、代碼重構頻繁的項目中響應事件方法甚至頁面名稱都可能被改掉，造成事件ID獲取不到導致埋點失效。
代碼變動的情況無非以下幾種(這里只介紹響應事件發生改變的情況)：
1、響應事件方法名稱改變或者刪除
比如收藏事件原先是onFavBtnPressed:，之后被改成onFavouriteBtnPressed:。代碼發生變動但是plist配置表中由於開發人員疏忽忘記同步修改了。這種疏忽在開發壓力大進度趕的情況下是有很大概率發生的。由於代碼與配置表不匹配將導致eventID為nil。在這種情況下單元測試就很有必要了，使用完備的測試用例能在發版前檢測到這種不匹配情況從而避免埋點失效。
在單元測試中我們首先讀取plist配置文件，遍歷所有的頁面。在一個頁面內遍歷所有的ControlEventIDs，對每個響應函數名進行respondsToSelector:判斷：
單測代碼如下：
- (void)testIfUserStatisticsConfigPlistValid
{
NSDictionary *configDict = [self dictionaryFromUserStatisticsConfigPlist];
XCTAssertNotNil(configDict, @"WGlobalUserStatisticsConfig.plist加載失敗");
[configDict enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(NSString * _Nonnull key, id _Nonnull obj, BOOL * _Nonnull stop) {
XCTAssert([obj isKindOfClass:[NSDictionary class]], @"plist文件結構可能已經改變，請確認");
NSString *targetPageName = key;
Class pageClass = NSClassFromString(targetPageName);
id pageInstance = [[pageClass alloc] init];
//一個pageDict對應一個頁面，存放pageID,所有的action及對應的eventID
NSDictionary *pageDict = (NSDictionary *)obj;
//頁面配置信息
NSDictionary *pageEventIDDict = pageDict[@"PageEventIDs"];
//交互配置信息
NSDictionary *controlEventIDDict = pageDict[@"ControlEventIDs"];
XCTAssert(pageEventIDDict, @"plist文件未包含PageID字段或者該字段值為空");
XCTAssert(controlEventIDDict, @"plist文件未包含EventIDs字段或者該字段值為空");
[pageEventIDDict enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(NSString * _Nonnull key, id _Nonnull value, BOOL * _Nonnull stop) {
XCTAssert([value isKindOfClass:[NSString class]], @"plist文件結構可能已經改變，請確認");
XCTAssertNotNil(value, @"EVENT_ID為空，請確認");
}];
[controlEventIDDict enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(NSString * _Nonnull key, id _Nonnull value, BOOL * _Nonnull stop) {
XCTAssert([value isKindOfClass:[NSString class]], @"plist文件結構可能已經改變，請確認");
NSString *actionName = key;
SEL actionSel = NSSelectorFromString(actionName);
XCTAssert([pageInstance respondsToSelector:actionSel], @"代碼與plist文件函數不匹配，請確認：-[%@ %@]", targetPageName, actionName);
//EVENT_ID不能為空
XCTAssertNotNil(value, @"EVENT_ID為空，請確認");
}];
}];
}
我們來測試一下，如果把HomeViewController的onFavBtnPressed:改成onMyFavBtnPressed:后單元測試的結果就是：
這種改變給單測輕松捕捉到了，
只要XCTAssert的log夠詳細，維護起來其實相當輕松的。
上圖中的log已經明確指出-[HomeViewController onFavBtnPressed:]方法發生了改變。
2、代碼中新增了響應事件
這種情況常見於新版本中有新的埋點需求。如果代碼中新增了響應事件並且該響應事件是在PM要求的埋點列表中，但是plist有可能會漏掉該事件。這種情況是比較棘手的。上一種情況是基於plist列表去校驗代碼，這里就要反過來，根據代碼去校驗plist是否有缺失。但問題來了，一個項目中響應函數往往是非常多的，並不是任何響應函數都需要埋點。需要埋點的響應函數與其他響應函數並沒有區別。
對於這種情況，一種方式是加強code review避免忘記往配置表中添加埋點(這簡直就是廢話)；一種是：要求埋點響應函數的方法名中包含約定的字符串，比如收藏事件的方法名為onFavBtnPressed_UA:表示這個事件是需要埋點的。然后在單元測試中使用運行時APIclass_copyMethodList取出標記了_UA的所有函數，隨后到plist中校驗是否存在。不存在則表示測試用例不通過，提示開發人員校驗。
代碼略。如果對單元測試不熟悉，可以參考單元測試
小總結：
合理的單元測試可以為本文方案的后期維護減輕相當大的負擔，測試用例的完備性很重要，需要用心設計考慮周全。
五、結語
以上就是結合運行時所設計出的用戶統計思路全部內容。應該說該方案的可復用性與解耦程度都是不錯的，既適合於新建的工程，也適合於已經創建的工程。利用Method Swizzling把埋點代碼集中管理其實也是合理的，有利於專人開發、跟蹤及維護。當然以上思路只考慮簡單的情形，更復雜的情況就需要變通了，但總體思路就是如此。
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