iOS用户行为追踪——无侵入埋点

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前言：
  前几日做项目,需要做这样的一个功能：
    记录应用Crash之前用户操作的最后20步
  看到这样的需求，第一感觉就是有些懵，excuse me？ 用户咋操作的我咋知道？？？应用啥时候Crash我咋知道？？？

最后，经过各方查找资料，终于搞定了。
  先不多说，放一张控制台输出的运行结果的截图。

1. 技术原理

1.1 Method-Swizzling

在Objective-C中调用一个方法，其实是向一个对象发送消息，查找消息的唯一依据是selector的名字。
  利用Objective-C的动态特性，可以实现在运行时偷换selector对应的方法实现，达到给方法hook的目的。
  每个类都有一个方法列表，存放着selector的名字和方法实现的映射关系。IMP有点类似函数指针，指向具体的Method实现。

1. 用 method_exchangeImplementations 方法来交换2个方法中的IMP，
2. 用 class_replaceMethod 方法来修改类，
3. 用 method_setImplementation 方法来直接设置某个方法的IMP，

其实，就是在程序运行中偷换了selector的IMP，如下图所示：

1.2 Target-Action

对于一个给定的事件，UIControl会调用sendAction:to:forEvent:来将行为消息转发到UIApplication对象，再由UIApplication对象调用其sendAction:to:fromSender:forEvent:方法来将消息分发到指定的target上，而如果我们没有指定target，则会将事件分发到响应链上第一个想处理消息的对象上。
  而如果子类想监控或修改这种行为的话，则可以重写这个方法。

2.实现分析

用户的操作行为轨迹在应用上的体现无非就是以下这几种情况：

• 点击了哪个按钮
• 哪个页面跳转到哪个页面
• 当前停留在是哪个界面

1. 对于我们需要实现的功能中关于记录用户交互的操作，我们使用runtime中的方法hook下sendAction:to:forEvent:便可以知道用户进行了什么样的交互操作。
这个方法对UIControl及继承于UIControl而实现的子类对象是有效的，比如UIButton、UISlider、UIDatePicker、UISegmentControl等。
  2. iOS中页面切换有两种方式：UIViewController中的presentViewController:animated:和dismissViewController:completion:；UINavigationController中的pushViewController:animated:和popViewControllerAnimated:。
  但是，对于UIViewController来说，我们不对这两个方法hook，因为页面跳来跳去，记录下来的各种数据会很多很乱，不利于后续查看。所以hook下ViewDidAppear:这个方法知道哪个页面显示了就足够了，而所有显示的页面按时间顺序连成序列，便是用户操作后应用中的页面跳转的轨迹。

这个解决方案看起来很不错，这样既没有在项目中到处插入埋点函数，也没有给项目增加多少代码量，是一个两全其美的办法。

3. 代码实现

以下是对三个类进行hook的主要实现代码。

3.1. UIApplication

@interface UIApplication (HLCHook) 
+ (void)hookUIApplication;
@end
@implementation UIApplication (HLCHook)
+ (void)hookUIApplication
{
    Method controlMethod = class_getInstanceMethod([UIApplication class], @selector(sendAction:to:from:forEvent:));
    Method hookMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(hook_sendAction:to:from:forEvent:));
    method_exchangeImplementations(controlMethod, hookMethod);
} 

- (BOOL)hook_sendAction:(SEL)action to:(nullable id)target from:(nullable id)sender forEvent:(nullable UIEvent *)event;
{
    NSString \*actionDetailInfo = [NSString stringWithFormat:@" %@ - %@ - %@", NSStringFromClass([target class]), NSStringFromClass([sender class]), NSStringFromSelector(action)];
    NSLog(@"%@", actionDetailInfo);
    return [self hook_sendAction:action to:target from:sender forEvent:event];
}
@end

3.2. UIViewController

@interface UIViewController (HLCHook)
+ (void)hookUIViewController;
@end 
@implementation UIViewController (HLCHook)

+ (void)hookUIViewController
{
    Method appearMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(viewDidAppear:));
    Method hookMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(hook_ViewDidAppear:));
    method_exchangeImplementations(appearMethod, hookMethod);
} 
- (void)hook_ViewDidAppear:(BOOL)animated
{
    NSString \*appearDetailInfo = [NSString stringWithFormat:@" %@ - %@", NSStringFromClass([self class]), @"didAppear"];
    NSLog(@"%@", appearDetailInfo);
    [self hook_ViewDidAppear:animated];
}
@end

3.3. UINavigatinoController

@interface UINavigationController (HLCHook)
+ (void)hookUINavigationController_push;
+ (void)hookUINavigationController_pop;
@end 

@implementation UINavigationController (HLCHook)
+ (void)hookUINavigationController_push
{
    Method pushMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(pushViewController:animated:));
    Method hookMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(hook_pushViewController:animated:));
    method_exchangeImplementations(pushMethod, hookMethod);
} 
- (void)hook_pushViewController:(UIViewController *)viewController animated:(BOOL)animated
{
    NSString \*popDetailInfo = [NSString stringWithFormat: @"%@ - %@ - %@", NSStringFromClass([self class]), @"push", NSStringFromClass([viewController class])];
    NSLog(@"%@", popDetailInfo);
    [self hook_pushViewController:viewController animated:animated];
} 

+ (void)hookUINavigationController_pop
{
    Method popMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(popViewControllerAnimated:));
    Method hookMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(hook_popViewControllerAnimated:));
    method_exchangeImplementations(popMethod, hookMethod);
} 
- (nullable UIViewController *)hook_popViewControllerAnimated:(BOOL)animated
{
    NSString \*popDetailInfo = [NSString stringWithFormat:@"%@ - %@", NSStringFromClass([self class]), @"pop"];
    NSLog(@"%@", popDetailInfo);
    return [self hook_popViewControllerAnimated:animated];
}
@end

至此，核心代码已经完成了。
  那么如何使用该功能来记录用户操作轨迹呢？
  在appDelegate.m文件中的application:didFinishLaunchingWithOptions:添加如下四行代码： <pre>
[UIApplication hookUIApplication];
[UIViewController hookUIViewController];
[UINavigationController hookUINavigationController_push];
[UINavigationController hookUINavigationController_pop];
</pre>
  启动程序，并观察控制台输出，神奇的事情将会发生，用户的每一次操作和页面跳转都会被记录下来。

提醒

1.UITabBarItem
  当用户点击了UITabBarItem时，会同时记录三次事件，分别是：

• _buttonDown:
• _buttonUp:
• _tabBarItemClicked:

所以，对于这三个事件，我们可以只需保留一个，将其他两个在记录的时候过滤掉。若记录空间有限，过滤掉冗余的信息，这样可以在有限的记录空间上记录更多的用户操作数据。

总结

1.hook方式非常强大，几乎可以截取任何用户想截取的消息事件，但是，每次触发hook，必然存在置换IMP整个过程，频繁的置换IMP必然会影响到应用及手机资源的消耗，不到非不得已，建议少用。
  2.什么时候用hook的方式来埋点呢？例如，当应用有10个页面，而我们只需在其中两个页面上埋点，那么就没必要用这种方式了。具体什么时候用，由开发者根据项目实际需求来权衡，我们的原则就是要力图资源消耗最少。
  3.对于View上的手势触摸事件touchBegan:withEvent:等，这种方式截取不到消息。之所以暂时不做，也是因为消耗的问题，因为苹果手机都是触摸屏的，每进行一次触摸屏幕，不管会不会产生交互事件都会触发该事件的。有兴趣的小伙伴可以根据以上提供的思路来自己尝试实现下，测试下系统消耗，看适不适合来做。

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