基于數(shù)據(jù)和狀態(tài)的移動應(yīng)用可視化埋點方法

金小俊 孫艷霞 趙化 陳勇

摘要：數(shù)據(jù)支撐業(yè)務(wù)的發(fā)展，驅(qū)動決策的落地。建立完整的數(shù)據(jù)采集、上報和分析平臺非常必要。數(shù)據(jù)埋點作為一種最常用的用戶行為統(tǒng)計方式，能夠快速、準(zhǔn)確地采集用戶使用習(xí)慣以及App功能的反饋。埋點的本質(zhì)為追蹤用戶操作或功能行為的發(fā)生，而用戶的操作則會觸發(fā)App功能的變化，這些變化最終會體現(xiàn)數(shù)據(jù)和狀態(tài)的變化。由此，該文提出了一種基于數(shù)據(jù)和狀態(tài)的移動應(yīng)用可視化埋點方法，通過可視化界面設(shè)置埋點對應(yīng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，繼而在數(shù)據(jù)和狀態(tài)發(fā)生變化時記錄相應(yīng)埋點。結(jié)果表明，該文提出的埋點方法靈活高效、可擴(kuò)展性更強(qiáng)，具有較高實際應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)埋點;數(shù)據(jù)采集;數(shù)據(jù)和狀態(tài);移動應(yīng)用;可視化

中圖分類號：TP311.56? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）10-0019-02

在發(fā)展日新月異的移動互聯(lián)網(wǎng)時代，數(shù)據(jù)扮演著極其重要的角色。數(shù)據(jù)支撐業(yè)務(wù)的發(fā)展，驅(qū)動決策的落地。建立完整的數(shù)據(jù)采集、上報和分析平臺非常必要，而其中數(shù)據(jù)采集的全面，精準(zhǔn)和效率尤其重要[1]。埋點作為一種最簡單最直接的用戶行為統(tǒng)計方式，能夠全面精確地采集用戶的使用習(xí)慣以及各功能點的迭代反饋等，有了這些數(shù)據(jù)才能更好地驅(qū)動產(chǎn)品的決策設(shè)計和新業(yè)務(wù)場景的規(guī)劃[2]。

傳統(tǒng)埋點方式包括代碼埋點、全埋點和可視化埋點。代碼埋點需要在代碼中手動置入相關(guān)埋點代碼，缺點為造成埋點邏輯和業(yè)務(wù)代碼強(qiáng)耦合，且需要發(fā)布版本才能使埋點生效[3]。全埋點不區(qū)分埋點邏輯，需要后期使用大數(shù)據(jù)技術(shù)在獲取的信息中尋找相應(yīng)埋點值，查詢成本和維護(hù)成本較高?？梢暬顸c通過可視化界面配置埋點信息，其埋點維護(hù)友善，但僅能設(shè)置用戶界面相關(guān)的埋點[4]。另外，由于iOS和Android系統(tǒng)界面元素不同，需要針對不同應(yīng)用系統(tǒng)分別進(jìn)行埋點配置，增加了使用成本[5]。為解決現(xiàn)有埋點技術(shù)存在的不足，本文提出了一種基于數(shù)據(jù)和狀態(tài)的可視化埋點方法。

1 數(shù)據(jù)埋點方案

埋點的本質(zhì)是追蹤用戶的操作或功能行為的發(fā)生。用戶的操作會觸發(fā)App功能的變化，這些變化最終會體現(xiàn)在數(shù)據(jù)和狀態(tài)的變化。比如點擊某個按鈕，會導(dǎo)致頁面發(fā)生變化，或者觸發(fā)某個網(wǎng)絡(luò)請求后返回新的數(shù)據(jù)值。而頁面的變化其實也是數(shù)據(jù)的變化（導(dǎo)航?；蝽撁鎸蛹墬５膬?nèi)容發(fā)生了變化） 。簡而言之，用戶的所有操作導(dǎo)致App行為的變化都可以用某個值（或者某些值的組合） 的變化來表示，因此埋點操作可以轉(zhuǎn)換為監(jiān)控這些數(shù)據(jù)，當(dāng)某個（些） 數(shù)據(jù)值發(fā)生變化時記錄相應(yīng)的埋點?；跀?shù)據(jù)和狀態(tài)的埋點方案總體思想為：

（1） 總能將用戶的操作或功能行為的發(fā)生用某個（些） 數(shù)據(jù)值的變化來表示;

（2） 埋點的發(fā)生由數(shù)據(jù)和狀態(tài)的變化來驅(qū)動;

（3） 埋點的記錄即是在簡單的指定狀態(tài)下數(shù)據(jù)值的匹配過程。

進(jìn)一步將數(shù)據(jù)和狀態(tài)與可視化埋點方案結(jié)合。一方面，對于埋點只需將數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行配置和管理，而無須識別頁面內(nèi)的各控件，也無須對控件做唯一標(biāo)識。另一方面，多平臺自然統(tǒng)一（埋點對應(yīng)的數(shù)據(jù)名稱是相同的，只是在各平臺代碼中綁定的變量名不同） 。埋點方案流程如圖1所示。

2 數(shù)據(jù)與狀態(tài)

2.1 數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)分為數(shù)據(jù)名稱，數(shù)據(jù)變量和數(shù)據(jù)值。數(shù)據(jù)名稱是指在埋點配置可視化界面中提供的供運(yùn)營人員配置埋點的數(shù)據(jù)名，比如訂單狀態(tài)。數(shù)據(jù)變量是指各平臺代碼中對應(yīng)的變量名，比如iOS中訂單狀態(tài)對應(yīng)的變量名為self.orderType， Android中訂單狀態(tài)對應(yīng)的變量名為this.orderType。數(shù)據(jù)值指程序?qū)嶋H運(yùn)行中該變量對應(yīng)的值，比如訂單狀態(tài)為已預(yù)訂的時候訂單狀態(tài)的數(shù)據(jù)值為1，訂單狀態(tài)為行程中的時候訂單狀態(tài)對應(yīng)的數(shù)據(jù)值為2。數(shù)據(jù)名稱、數(shù)據(jù)變量和數(shù)據(jù)值在埋點配置界面進(jìn)行綁定。如此，埋點配置流程即為，選擇訂單狀態(tài)，當(dāng)訂單狀態(tài)為已預(yù)訂時記錄埋點值order_reserved，當(dāng)訂單狀態(tài)為行程中時記錄埋點值order_ongoing。App端接收到埋點配置表后，對相應(yīng)的數(shù)據(jù)變量進(jìn)行匹配，當(dāng)變量值為1時記錄埋點值order_reserved，當(dāng)變量值為2時記錄埋點值order_ongoing。數(shù)據(jù)綁定和配置如圖2所示。

2.2 狀態(tài)

App端在對數(shù)據(jù)變量值進(jìn)行匹配時需要一個觸發(fā)時機(jī)，即什么時候去檢查數(shù)據(jù)的變量值。傳統(tǒng)的可視化埋點是在用戶點擊了埋點控件后在事件響應(yīng)方法中記錄埋點值，也就是觸發(fā)的時機(jī)是控件事件發(fā)生時。由此，本文引入狀態(tài)的概念，在狀態(tài)發(fā)生變化的時候檢查數(shù)據(jù)的變化。狀態(tài)包含以下幾類：

（1） 發(fā)生用戶操作事件時（hook點擊事件、手勢事件等）

hook各類控件的各類事件響應(yīng)方法，比如按鈕的點擊事件或者視圖的手勢事件等。這些事件的響應(yīng)方法被觸發(fā)即代表用戶進(jìn)行了某種類型的操作，當(dāng)該狀態(tài)發(fā)生時對變量值進(jìn)行檢測和埋點處理。

（2） UI發(fā)生變化時，比如導(dǎo)航棧中的控制器發(fā)生了增減

監(jiān)控系統(tǒng)導(dǎo)航棧，當(dāng)導(dǎo)航棧的內(nèi)容發(fā)生變化時，對其內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配檢查。具體示例：假設(shè)需要在用戶進(jìn)入訂單詳情頁時記錄埋點值，則App端在導(dǎo)航棧發(fā)生變化及頁面發(fā)生跳轉(zhuǎn)的時候檢測當(dāng)前頁面是否訂單詳情頁，若是，則記錄埋點值。

（3） 當(dāng)前頁面或Window上的視圖層發(fā)生了變化

監(jiān)控當(dāng)前頁面或者Window圖層的變化，比如用戶刪除訂單時會彈出彈窗，讓用戶確認(rèn)是否刪除，并記錄埋點值user_delete_order，同時需要判斷用戶是個人用戶還是企業(yè)用戶。相應(yīng)埋點配置流程為：在[視圖交互]-[彈窗]狀態(tài)時，當(dāng)[彈框頁面]為[刪除訂單]時，且[用戶類型]為[個人用戶]時，記錄埋點值individual_user_delete_order。

（4） 頁面內(nèi)指定的某個函數(shù)（方法） 執(zhí)行前或執(zhí)行后

在此情況下，狀態(tài)為某個函數(shù)的執(zhí)行。hook指定函數(shù)，當(dāng)函數(shù)執(zhí)行時即為狀態(tài)發(fā)生，此時檢查數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行匹配并記錄埋點。比如，當(dāng)用戶請求行程預(yù)估價格時，記錄埋點值request_estimate_price，請求預(yù)估價格失敗時記錄埋點值request_estimate_price_failed。相應(yīng)埋點配置流程為：在[方法執(zhí)行]-[請求行程預(yù)估價格]-[開始]狀態(tài)時，記錄埋點值request_estimate_price，在[方法執(zhí)行]-[請求行程預(yù)估價格]-[結(jié)束]狀態(tài)時，當(dāng)[返回值]為[false]時，記錄埋點值request_estimate_price_failed。如此，埋點的配置過程也是一個語義化的描述過程。狀態(tài)綁定和配置如圖3所示。

3 埋點實施

埋點實施包含兩部分：埋點配置系統(tǒng)和移動應(yīng)用埋點SDK（簡稱埋點SDK） 。

3.1 埋點配置系統(tǒng)

以頁面（iOS為UIViewController， Android為Activity） 為單位進(jìn)行埋點配置，頁面以類名作為唯一標(biāo)識。若存在該頁面的設(shè)計圖，則直接將設(shè)計圖導(dǎo)入埋點配置系統(tǒng)，若沒有相應(yīng)的設(shè)計圖，則在App端進(jìn)行截屏并將該頁面截圖上傳。頁面導(dǎo)入成功后，由開發(fā)人員將數(shù)據(jù)名稱，數(shù)據(jù)變量和數(shù)據(jù)值進(jìn)行綁定。綁定后生成數(shù)據(jù)列表，供運(yùn)營人員配置埋點時使用。

狀態(tài)配置為指定在何種情況下（觸發(fā)條件） 進(jìn)行埋點值的匹配和記錄。配置系統(tǒng)默認(rèn)提供3種類型的可選狀態(tài)，分別為[控件交互][頁面交互]和[視圖交互]。除此之外，還提供自定義的[方法執(zhí)行]狀態(tài)。[控件交互]包括[點擊事件、長按手勢、拖動手勢、滑動手勢、縮放手勢]，表示用戶對App進(jìn)行交互的狀態(tài)。[頁面交互]狀態(tài)主要用來記錄PV埋點，包括[頁面進(jìn)入，頁面退出]，在配置系統(tǒng)可直接配置[頁面進(jìn)入]和[頁面退出]分別對應(yīng)的埋點值。[視圖交互]狀態(tài)包括[普通視圖，彈窗]兩種，[普通視圖]為當(dāng)前頁面上添加或展現(xiàn)的視圖，[彈窗]則為Window上添加或展現(xiàn)的視圖。在設(shè)置視圖交互狀態(tài)時還需指定視圖的名稱，視圖的名稱以視圖的類名來標(biāo)識，如果是非自定義的視圖（比如系統(tǒng)默認(rèn)彈窗視圖） ，則不同的彈窗其類名是相同的，這種情況下視圖標(biāo)識符取類名加彈窗上的標(biāo)題文本（若類名相同標(biāo)題亦相同則認(rèn)為是同一個視圖） 。[方法執(zhí)行]狀態(tài)用來表示某種操作的進(jìn)行，以頁面中的指定方法開始執(zhí)行和結(jié)束執(zhí)行為依據(jù)。其默認(rèn)提供[開始]和[結(jié)束]兩個子狀態(tài)，對應(yīng)到埋點SDK端即hook的時候，在原方法執(zhí)行前注入埋點代碼和原方法執(zhí)行后注入埋點代碼。

3.2 埋點SDK

將下發(fā)的埋點配置表中的變量在狀態(tài)條件滿足時進(jìn)行匹配（即讀取運(yùn)行時的數(shù)據(jù)值和表中的值進(jìn)行匹配） 。運(yùn)行時讀取值的方法：iOS端采用KVC的方式，Android采用反射的方式。對于狀態(tài)的監(jiān)控分別為對控件交互狀態(tài)、頁面交互狀態(tài)、視圖交互狀態(tài)、方法執(zhí)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

控件交互狀態(tài)通過hook控件的響應(yīng)事件來進(jìn)行監(jiān)控。對于點擊事件，hook系統(tǒng)的點擊事件方法（iOS hook UIControl的sendAction：to：forEvent：方法，Android hook onClick方法） ，當(dāng)該方法執(zhí)行時表示點擊事件發(fā)生，此時讀取埋點配置表中該狀態(tài)下的數(shù)據(jù)列表，對數(shù)據(jù)值（或數(shù)據(jù)值組合） 進(jìn)行匹配，根據(jù)匹配結(jié)果記錄埋點值。手勢事件的監(jiān)控同理。

頁面交互狀態(tài)通過對系統(tǒng)的導(dǎo)航棧進(jìn)行監(jiān)控，若導(dǎo)航棧內(nèi)的頁面發(fā)生變化，即代表頁面發(fā)生了跳轉(zhuǎn)（頁面交互） ，根據(jù)導(dǎo)航棧內(nèi)頁面是增加還是減少來判斷是頁面進(jìn)入或是頁面退出。

視圖交互狀態(tài)則對當(dāng)前視圖或Window視圖的所有子視圖列表進(jìn)行監(jiān)控，若列表發(fā)生增減，即代表視圖發(fā)生了變化，根據(jù)發(fā)生變化的視圖標(biāo)識符來進(jìn)行埋點匹配。

方法執(zhí)行狀態(tài)的監(jiān)控通過讀取系統(tǒng)下發(fā)的埋點配置表中指定的狀態(tài)方法名對所有指定的方法進(jìn)行hook操作，hook時根據(jù)子狀態(tài)是[開始]還是[結(jié)束]來判斷hook的操作是在原方法執(zhí)行前生效還是執(zhí)行后生效。另外，hook方法時同時獲取方法的入?yún)⒑统鰠ⅲǚ祷刂担?，供埋點的子狀態(tài)下數(shù)據(jù)匹配時使用。

4 結(jié)束語

本研究提出了一種基于數(shù)據(jù)和狀態(tài)的可視化埋點方法。在移動應(yīng)用中總能將用戶的操作或功能行為的發(fā)生用某個（些） 數(shù)據(jù)值的變化來表示，因而，埋點的發(fā)生可由數(shù)據(jù)和狀態(tài)的變化來驅(qū)動?；诖怂枷耄顸c的記錄即是簡單的指定狀態(tài)下數(shù)據(jù)值的匹配過程。通過進(jìn)一步將數(shù)據(jù)和狀態(tài)與可視化埋點方案結(jié)合，則對于埋點只需對數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行配置和管理，而無須識別頁面內(nèi)的各控件，也無須對控件做唯一標(biāo)識。應(yīng)用表明，本文提出的埋點方法靈活高效、可擴(kuò)展性更強(qiáng)，具有較高實際價值。

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【通聯(lián)編輯：代影】

收稿日期：2021-09-22

基金項目：國家自然科學(xué)基金項目（32072498）

作者簡介：金小俊（1987—），男，工程師，碩士，主要從事軟件工程及人工智能技術(shù)研究;孫艷霞（1988—），女，工程師，碩士，主要從事機(jī)器人及工程機(jī)械研究;趙化（1988—），男，助理工程師，學(xué)士，主要從事軟件架構(gòu)與設(shè)計研究;通信作者：陳勇（1965—），男，教授，博士生導(dǎo)師，博士，主要從事機(jī)電一體化研究。