iOS全埋点解决方案-数据存储

前言

​ SDK 需要把事件数据缓冲到本地，待符合一定策略再去同步数据。

一、数据存储策略

​ 在 iOS 应用程序中，从 “数据缓冲在哪里” 这个纬度看，缓冲一般分两种类型。

• 内存缓冲
• 磁盘缓冲

​ 内存缓冲是将数据缓冲在内存中，供应用程序直接读取和使用。优点是读取速度快。缺点是由于内存资源有限，应用程序在系统中申请的内存，会随着应用生命周期结束而被释放，会导致内存中的数据丢失，因此将事件数据缓冲到内存中不是最佳选择。

​ 磁盘缓冲是将数据缓冲到磁盘空间中，其特点正好和磁盘缓冲相反。磁盘缓冲容量打，但是读写速度对于内存缓冲要慢点。不过磁盘缓冲可以持久化存储，不受应用程序生命周期影响。因为，将数据保存在磁盘中，丢失的风险比较低。即使磁盘缓冲数据速度较慢，但综合考虑，磁盘缓冲是缓冲事件数据最优的选择。

1.1 沙盒

​ iOS 系统为了保证系统的安全性，采用了沙盒机制（即每个应用程序都有自己的一个独立存储空间）。其原理就是通过重定向技术，把应用程序生成和修改的文件重定向到自身的文件中。因此，在 iOS 应用程序里，磁盘缓存的数据一般都存储在沙盒中。

​ 我们可以通过下面的方式获取沙盒路径：

// 获取沙盒主目录路径
NSString *homeDir = NSHomeDirectory();

​ 在模拟上，输出沙盒路径示例如下：

/Users/renwei/Library/Developer/CoreSimulator/Devices/B1D7EC3E-BE72-4F8D-A4EF-E3D6316827CF/data/Containers/Data/Application/229B24A6-E13D-4DE6-9B52-363E832F9717

​ 沙盒的根目录下有三个常用的文件夹：

• Document
• Library
• tmp

（1）Document 文件夹

​ 在 Document 文件夹中，保存的一般是应用程序本身产生的数据。

​ 获取 Document 文件夹路径的方法：

NSString *path = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask , YES).lastObject;

/Users/renwei/Library/Developer/CoreSimulator/Devices/B1D7EC3E-BE72-4F8D-A4EF-E3D6316827CF/data/Containers/Data/Application/86212089-1D48-4B92-A919-AB87D3683191/Documents

（2） Library 文件夹

​ 获取 Library 文件夹路径方法：

    NSString *path = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSLibraryDirectory, NSUserDomainMask , NO).lastObject;

/Users/renwei/Library/Developer/CoreSimulator/Devices/B1D7EC3E-BE72-4F8D-A4EF-E3D6316827CF/data/Containers/Data/Application/4BBA5D3E-0C75-4543-B831-AE3344DCC940/Library

在 Library 文件夹下有两个常用的子文件夹：

• Caches
• Preferences

​ Caches 文件夹主要用来保存应用程序运行时产生的需要持久化的数据，需要应用程序复制删除。

获取 Caches 文件夹路径的方法

    NSString *path = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSCachesDirectory, NSUserDomainMask , YES).lastObject;

/Users/renwei/Library/Developer/CoreSimulator/Devices/B1D7EC3E-BE72-4F8D-A4EF-E3D6316827CF/data/Containers/Data/Application/38CEA9CA-4C49-4B94-84F3-16E434ABFE0F/Library/Caches

​ Preferences 文件保存的是应用程序的偏好设置，即 iOS 系统设置应用会从该目录中读取偏好设置信息，因此，该目录一般不用于存储应用程序产生的数据。

（3）tmp 文件夹

​ tmp 文件夹主要用于保存应用程序运行时参数的临时数据，使用后在将相应的文件从该目录中删除，不会对 tmp 文件中的数据进行备份。

​ 获取 tmp 文件路径的方法：

NSString *path = NSTemporaryDirectory();

/Users/renwei/Library/Developer/CoreSimulator/Devices/B1D7EC3E-BE72-4F8D-A4EF-E3D6316827CF/data/Containers/Data/Application/8E8906B8-0CBC-4A83-A220-A09F397304CD/tmp/

通过上面综合对比发现，最适合缓存事件数据的地方，就是 Library 下 Caches 文件夹中。

1.2 数据缓存

​ 在 iOS 应用程序中，一般通过两种方式进行磁盘缓存：

• ​ 文件缓存
• ​ 数据库缓存

​ 这两种方式都是可以实现数据采集 SDK 的缓冲机制。缓冲的策略即当事件发生后，先将事件数据存储在缓存中，待符合一定策略后从缓存中读取事件数据并进行同步，同步成功后，将已同步的事件从缓存中删除。

​ 对于写入的性能，SQLite 数据库优于文件缓存.

​ 对于读取的性能：如果单条数据小于 100KB，则 SQLite 数据库读取的速度更快。如果单条数据大于 100KB，则从文件中读取的速度更快。

​ 因此，数据采集 SDK 一般都是使用 SQLite 数据库来缓存数据，这样可以拥有最佳的读写性能。如果希望采集更完整，更全面的信息，比如采集用户操作时当前截图的信息（一般超过100KB）,文件缓存可能是最优的选择。

二、文件缓存

​ 可以使用 NSKeyedArchiver 类将字典对象进行归档并写入文件，也可以使用 NSJSONSerialization 类把字典对象转成 JSON 格式字符串写入文件。

2.1 实现步骤

第一步：新建处理文件的工具类 SensorsAnalyticsFileStore ，在工具类中新增一个属性 filePath 用于保存存储文件的路径。在 SensorsAnalyticsFileStore 文件的 -init 方法中初始化 filePath 属性，我们默认在 Caches 目录下 SensorsAnalytics.plist 文件来缓存数据。

@interface SensorsAnalyticsFileStore : NSObject

/// 保存存储文件的路径
@property (nonatomic, copy) NSString *filePath;

@end

static NSString * const SensorsAnalyticsDefaultFileName = @"SensorsAnalytics.plist";

@implementation SensorsAnalyticsFileStore

- (instancetype)init {
    self = [super init];
    if (self) {
        // 初始化默认的事件数据存储地址
        _filePath = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSCachesDirectory, NSUserDomainMask, YES).lastObject stringByAppendingPathComponent:SensorsAnalyticsDefaultFileName];
    }
    return self;
}

@end 

第二步：我们使用 NSJSONSerialization 类将字典对象转换成 JSON 格式并写入文件。新增 - saveEvent: 方法用于事件数据写入文件，同时，新增 NSMutableArray<NSDictionary *> *events；并在 - init 方法中进行初始化

- (instancetype)init {
    self = [super init];
    if (self) {
        // 初始化默认的事件数据存储地址
        _filePath = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSCachesDirectory, NSUserDomainMask, YES).lastObject stringByAppendingPathComponent:SensorsAnalyticsDefaultFileName];
        // 初始化事件数据，从文件路径中读取数据
       [self readAllEventsFromFilePath:_filePath];
    }
    return self;
}

- (void)saveEvent:(NSDictionary *)event {
    // 在数组中直接添加事件数据
    [self.events addObject:event];
    // 将事件数据保存在文件中
    [self writeEventsToFile];
    
}

- (void)writeEventsToFile {
    NSError *error = nil;
    // 将字典数据解析成 JSON 数据
    NSData *data = [NSJSONSerialization dataWithJSONObject:self.events options:NSJSONWritingPrettyPrinted error:&error];
    if (error) {
        return NSLog(@"The JSON object`s serialization error: %@", error);
    }
    
    // 将数据写入到文件
    [data writeToFile:self.filePath atomically:YES];
}

第三步：在 SensorsAnalyticsSDK.m 文件中新增一个 SensorsAnalyticsFileStore 类型属性 fileStroe，并在 - init 方法中进行初始化

#import "SensorsAnalyticsFileStore.h"

/// 文件缓存事件数据对象
@property (nonatomic, strong) SensorsAnalyticsFileStore *fileStroe;

- (instancetype)init {
    self = [super init];
    if (self) {
        _automaticProperties = [self collectAutomaticProperties];

        // 设置是否需是被动启动标记
        _launchedPassively = UIApplication.sharedApplication.backgroundTimeRemaining != UIApplicationBackgroundFetchIntervalNever;
        
        _loginId = [[NSUserDefaults standardUserDefaults] objectForKey:SensorsAnalyticsLoginId];
        
        _trackTimer = [NSMutableDictionary dictionary];
        
        _enterBackgroundTrackTimerEvents = [NSMutableArray array];
        
        _fileStroe = [[SensorsAnalyticsFileStore alloc] init];
        
        // 添加应用程序状态监听
        [self setupListeners];
    }
    return self;
}

第四步：修改 SensorsAnalyticsSDK 的类别 Track 中的 - track: properties: 方法。

- (void)track:(NSString *)eventName properties:(nullable NSDictionary<NSString *, id> *)properties {
    NSMutableDictionary *event = [NSMutableDictionary dictionary];
    // 设置事件 distinct_id 字段，用于唯一标识一个用户
    event[@"distinct_id"] = self.loginId ?: self.anonymousId;
    // 设置事件名称
    event[@"event"] = eventName;
    // 事件发生的时间戳，单位毫秒
    event[@"time"] = [NSNumber numberWithLong:NSDate.date.timeIntervalSince1970 *1000];
    
    NSMutableDictionary *eventProperties = [NSMutableDictionary dictionary];
    // 添加预置属性
    [eventProperties addEntriesFromDictionary:self.automaticProperties];
    // 添加自定义属性
    [eventProperties addEntriesFromDictionary:properties];
    // 判断是否是被动启动状态
    if (self.isLaunchedPassively) {
        eventProperties[@"$app_state"] = @"background";
    }
    // 设置事件属性
    event[@"propeerties"] = eventProperties;
    
    // 打印
    [self printEvent:event];
    [self.fileStroe saveEvent:event];
}

第五步：测试验证

第六步：在文件中读取和删除事件数据

@interface SensorsAnalyticsFileStore : NSObject

/// 保存存储文件的路径
@property (nonatomic, copy) NSString *filePath;

/// 获取本地缓存的所有事件数据
@property (nonatomic, copy, readonly) NSArray<NSDictionary *> *allEvents;

/// 将事件保存到文件中
/// @param event 事件数据
- (void)saveEvent:(NSDictionary *)event;


/// 根据数量删除本地保存的事件数据
/// @param count 需要删除的事件数量
- (void)deleteEventsForCount:(NSInteger)count;

@end

- (void)readAllEventsFromFilePath:(NSString *)filePath {
    NSData *data = [NSData dataWithContentsOfFile:filePath];
    if (data) {
        // 解析在文件中读取 JSON 数据
        NSMutableArray *allEvents = [NSJSONSerialization JSONObjectWithData:data options:NSJSONReadingMutableContainers error:nil];
        // 将文件中的数据读取到内存中
        self.events = allEvents ?: [NSMutableArray array];
    } else {
        self.events = [NSMutableArray array];
    }
}

- (NSArray<NSDictionary *> *)allEvents {
    return [self.events copy];
}

- (void)deleteEventsForCount:(NSInteger)count {
    // 删除前 count 条事件数据
    [self.events removeObjectsInRange:NSMakeRange(0, count)];
    // 将删除后剩余的事件数据保存到文件中
    [self writeEventsToFile];
    
}

2.2 优化

​ 通过上面实现文件缓存存在两个非常明细的问题。

（1）如果在主线程中触发事件，那么读取事件、保存事件及删除事件都在主线程中运行，会出现所谓的 “卡主线程”问题。

（2）在无网环境下，如果在文件中缓存了大量的事件数据，会导致内存占用过大，影响应用程序性能。

2.2.1 多线程优化

​ 解决 “卡主线程” 问题的方法主要是把处理文件的逻辑都放到多线程中运行。

第一步：在 SensorsAnalyticsFileStore.m 文件中新增一个 dispatch_queue_t 类型的属性 queue， 并在 -init 方法中进行初始化

@interface SensorsAnalyticsFileStore()

/// 事件数据
@property (nonatomic, strong) NSMutableArray<NSDictionary *> *events;

/// 串行队列
@property (nonatomic, strong) dispatch_queue_t queue;

@end

@implementation SensorsAnalyticsFileStore

- (instancetype)init {
    self = [super init];
    if (self) {
        // 初始化默认的事件数据存储地址
        _filePath = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSCachesDirectory, NSUserDomainMask, YES).lastObject stringByAppendingPathComponent:SensorsAnalyticsDefaultFileName];
       
        // 初始化队列的唯一标识
        NSString *label = [NSString stringWithFormat:@"cn.sensorsdata.serialQueue.%p", self];
        // 创建一个 serial 类型的 queue，即 FIFO
        _queue = dispatch_queue_create([label UTF8String], DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
        
        _maxLocalEventCount = 1000;
        
        // 初始化事件数据，从文件路径中读取数据
       [self readAllEventsFromFilePath:_filePath];
    }
    return self;
}
@end

第二步：使用 dispatch_async 函数优化 - saveEvent: 、- readAllEventsFromFilePath: 及 - deleteEventsForCount: 方法，使用 dispatch_sync 函数优化 - allEvents 方法

//
//  SensorsAnalyticsFileStore.m
//  SensorsSDK
//
//  Created by 任伟 on 2022/4/12.
//

#import "SensorsAnalyticsFileStore.h"

static NSString * const SensorsAnalyticsDefaultFileName = @"SensorsAnalytics.plist";

@interface SensorsAnalyticsFileStore()

/// 事件数据
@property (nonatomic, strong) NSMutableArray<NSDictionary *> *events;

/// 串行队列
@property (nonatomic, strong) dispatch_queue_t queue;

@end

@implementation SensorsAnalyticsFileStore

- (instancetype)init {
    self = [super init];
    if (self) {
        // 初始化默认的事件数据存储地址
        _filePath = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSCachesDirectory, NSUserDomainMask, YES).lastObject stringByAppendingPathComponent:SensorsAnalyticsDefaultFileName];
       
        // 初始化队列的唯一标识
        NSString *label = [NSString stringWithFormat:@"cn.sensorsdata.serialQueue.%p", self];
        // 创建一个 serial 类型的 queue，即 FIFO
        _queue = dispatch_queue_create([label UTF8String], DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
        
        _maxLocalEventCount = 1000;
        
        // 初始化事件数据，从文件路径中读取数据
       [self readAllEventsFromFilePath:_filePath];
    }
    return self;
}

- (void)saveEvent:(NSDictionary *)event {
    dispatch_async(self.queue, ^{
        if (self.events.count >= _maxLocalEventCount) {
            [self.events removeObjectAtIndex:0];
        }
        // 在数组中直接添加事件数据
        [self.events addObject:event];
        // 将事件数据保存在文件中
        [self writeEventsToFile];
    });
}

- (void)writeEventsToFile {
    NSError *error = nil;
    // 将字典数据解析成 JSON 数据
    NSData *data = [NSJSONSerialization dataWithJSONObject:self.events options:NSJSONWritingPrettyPrinted error:&error];
    if (error) {
        return NSLog(@"The JSON object`s serialization error: %@", error);
    }
    
    // 将数据写入到文件
    [data writeToFile:self.filePath atomically:YES];
}

- (void)readAllEventsFromFilePath:(NSString *)filePath {
    dispatch_async(self.queue, ^{
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfFile:filePath];
        if (data) {
            // 解析在文件中读取 JSON 数据
            NSMutableArray *allEvents = [NSJSONSerialization JSONObjectWithData:data options:NSJSONReadingMutableContainers error:nil];
            // 将文件中的数据读取到内存中
            self.events = allEvents ?: [NSMutableArray array];
        } else {
            self.events = [NSMutableArray array];
        }
    });
}

- (NSArray<NSDictionary *> *)allEvents {
    __block NSArray<NSDictionary *> *allEvents = nil;
    dispatch_sync(self.queue, ^{
        allEvents = [self.events copy];
    })
    return allEvents;
}

- (void)deleteEventsForCount:(NSInteger)count {
    dispatch_async(self.queue, ^{
        // 删除前 count 条事件数据
        [self.events removeObjectsInRange:NSMakeRange(0, count)];
        // 将删除后剩余的事件数据保存到文件中
        [self writeEventsToFile];
    });
}

@end

2.2.2 内存优化

​ 设置一个本地可缓存的最大事件条数，当本地已经缓存到事件条数超过本地可缓存最大事件条数时，删除最旧的事件数据。以保证最新的事件数据可以被缓存。

第一步：在 SensorsAnalyticsFileStore.h 文件中新增 maxLocalEventCount 属性, 并在 - init 方法中进行初始化，默认设置 1000 条数。

/// 本地可最大缓存事件条数
@property (nonatomic) NSUInteger maxLocalEventCount;

- (instancetype)init {
    self = [super init];
    if (self) {
        // 初始化默认的事件数据存储地址
        _filePath = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSCachesDirectory, NSUserDomainMask, YES).lastObject stringByAppendingPathComponent:SensorsAnalyticsDefaultFileName];
       
        // 初始化队列的唯一标识
        NSString *label = [NSString stringWithFormat:@"cn.sensorsdata.serialQueue.%p", self];
        // 创建一个 serial 类型的 queue，即 FIFO
        _queue = dispatch_queue_create([label UTF8String], DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
        
        _maxLocalEventCount = 1000;
        
        // 初始化事件数据，从文件路径中读取数据
       [self readAllEventsFromFilePath:_filePath];
    }
    return self;
}

第二步：在 - saveEvent: 方法插入数据之前，先判断已缓存的事件条数是否超过了本地可缓存的事件条数，如果已经超过，则删除最旧的事件

- (void)saveEvent:(NSDictionary *)event {
    dispatch_async(self.queue, ^{
        if (self.events.count >= _maxLocalEventCount) {
            [self.events removeObjectAtIndex:0];
        }
        // 在数组中直接添加事件数据
        [self.events addObject:event];
        // 将事件数据保存在文件中
        [self writeEventsToFile];
    });
}

2.3 总结

​ 我们可以使用文件缓存实现事件数据的持久化操作。

首先，主要实现了一下三个功能：

• 保存事件
• 获取本地缓存的所有事件
• 删除事件

然后有进行了两项优化

• 多线程优化
• 内存优化

​ 文件缓存相对来说还是比较简单，主要操作就是写文件和读取文件。每次写入的 数据量越大，文件缓存的性能越好。

​ 当然，文件缓存是不够灵活的，我们很难使用更细的颗粒去操作数据。比如很难对某一条数据进行读写操作。

三、数据库缓存

​ 在 iOS 应用程序中，使用的数据库一般是 SQLite 数据库，SQLite 是轻量级数据库，数据存储简单高效，使用也非常简单，只是需要在项目中添加 libssqlite3.0 依赖，并在使用的时候引入 sqlite3.h 头文件即可。

3.1 实现步骤

第一步：创建 SensorsAnalyticsDatabase 工具类

//
//  SensorsAnalyticsDatabase.h
//  SensorsSDK
//
//  Created by 任伟 on 2022/4/13.
//

#import <Foundation/Foundation.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface SensorsAnalyticsDatabase : NSObject

/// 数据库文件的路径
@property (nonatomic, copy, readonly) NSString *filePath;

//+ (instancetype)new NS_UNAVAILABLE;
//- (instancetype)init NS_UNAVAILABLE;
/// 初始化方法
/// @param filePath 数据库路径，如果是nil, 使用默认路径
- (instancetype)initWithFilePath:(nullable NSString *)filePath NS_DESIGNATED_INITIALIZER;


/// 同步向数据库插入事件数据
/// @param event 事件
- (void)insertEvent: (NSDictionary *) event;


/// 从数据库中获取事件数据
/// @param count 获取事件数据条数
- (NSArray<NSString *> *)selectEventsForCount:(NSInteger)count;


/// 从数据库中删除一定数量的事件数据
/// @param count 需要删除的事件条数
- (BOOL)deleteEventsForCount:(NSInteger)count;

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

//
//  SensorsAnalyticsDatabase.m
//  SensorsSDK
//
//  Created by 任伟 on 2022/4/13.
//

#import "SensorsAnalyticsDatabase.h"

#import <sqlite3.h>

static NSString * const SensorsAnalyticsDefaultDatabaseName = @"SensorsAnalyticsDatabase.sqlite";

@interface SensorsAnalyticsDatabase()

/// 数据库文件的路径
@property (nonatomic, copy) NSString *filePath;

/// 数据库私有属性
@property (nonatomic) sqlite3 *database;

/// 串行队列
@property (nonatomic, strong) dispatch_queue_t queue;

@end

@implementation SensorsAnalyticsDatabase {
    sqlite3 *_database;
}

- (instancetype)init {
    return [self initWithFilePath:nil];
}

- (instancetype)initWithFilePath:(NSString *)filePath {
    self = [super init];
    if (self) {
        _filePath = filePath ?: [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSCachesDirectory, NSUserDomainMask, YES).lastObject stringByAppendingPathComponent:SensorsAnalyticsDefaultDatabaseName];
        
        // 初始化队列的唯一标识
        NSString *label = [NSString stringWithFormat:@"cn.sensorsdata.serialQueue.%p", self];
        // 创建一个 serial 类型的 queue，即 FIFO
        _queue = dispatch_queue_create([label UTF8String], DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
        
        // 打开数据库
        [self open];
    }
    return self;
}

- (void)open {
    dispatch_async(self.queue, ^{
        // 初始化 SQLite 库
        if (sqlite3_initialize() != SQLITE_OK) {
            return;
        }
        
        // 打开数据库，获取数据库指针
        if (sqlite3_open_v2([self.filePath UTF8String], &(self->_database), SQLITE_OPEN_READWRITE | SQLITE_OPEN_CREATE, NULL) != SQLITE_OK) {
            return NSLog(@"SQLite stmt  prepare error: %s", sqlite3_errmsg(self.database));
        }
        
        char *error;
        // 创建数据库表的 SQL 语句
//        NSString *sql = @"CREATE TABLE IF NOT EXISTS events（id integer PRIMARY KEY AUTOINCREMENT, name text NOT NULL UNIQUE）;";
      NSString *sql = @"CREATE TABLE IF NOT EXISTS events (id integer PRIMARY KEY AUTOINCREMENT, event BLOB);";
        // 运行创建表格的 SQL 语句
        if (sqlite3_exec(self.database, [sql UTF8String], NULL, NULL, &error) != SQLITE_OK) {
            return NSLog(@"Create events failure %s", error);
        }
    });
}

- (void)insertEvent:(NSDictionary *)event {
    dispatch_async(self.queue, ^{
        // 自定义 SQLite Statement
        sqlite3_stmt *stmt;
        // 插入语句
        NSString *sql = @"INSERT INTO events (event) values (?)";
        // 准备执行 SQL 语句，获取 sqlite3_stmt
        if (sqlite3_prepare_v2(self.database, sql.UTF8String, -1, &stmt, NULL) != SQLITE_OK) {
            // 准备执行 SQL 语句失败，打印 log 返回失败 NO
            return NSLog(@"SQLite stmt prepare error: %s", sqlite3_errmsg(self.database));
        }
        NSError *error;
        // 将 event 转换成 JSON 数据
        NSData *data = [NSJSONSerialization dataWithJSONObject:event options:NSJSONWritingPrettyPrinted error:&error];
        if (error) {
            return NSLog(@"The JSON object`s serialization error: %@", error);
        }
        
        // 将JSON数据与 stmt 绑定
        sqlite3_bind_blob(stmt, 1, data.bytes, (int)data.length, SQLITE_TRANSIENT);
        // 执行 stmt
        if (sqlite3_step(stmt) != SQLITE_DONE) {
            // 执行失败，打印log，返回失败（NO）
            return NSLog(@"Insert event into events error");
        }
    });
}

- (NSArray<NSString *> *)selectEventsForCount:(NSInteger)count {
    // 初始化数组，用于存储查询到的事件数据
    NSMutableArray<NSString *> *events = [NSMutableArray arrayWithCapacity:count];
    dispatch_sync(self.queue, ^{
        // 自定义 SQLite Statement
        sqlite3_stmt *stmt;
        // 查询语句
        NSString *sql = [NSString stringWithFormat:@"SELECT id, event FROM events ORDER BY id ASC LIMIT %lu", (unsigned long)count];
        // 准备执行 SQL 语句，获取sqlite3——stmt
        if (sqlite3_prepare_v2(self.database, sql.UTF8String, -1, &stmt, NULL) != SQLITE_OK) {
            // 准备执行 SQL 语句失败，打印log返回失败(no)
            return NSLog(@"SQLite stmt prepare error： %s,", sqlite3_errmsg(self.database));
        }
        
        // 执行 SQL 语句
        while (sqlite3_step(stmt) == SQLITE_ROW) {
            // 将当前查询的这条数据转换成 NSData 对象
            NSData *data = [[NSData alloc] initWithBytes:sqlite3_column_blob(stmt, 1) length:sqlite3_column_bytes(stmt, 1)];
            // 将查询到的时间数据转换成JSON字符串
            NSString *jsonString = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
#ifdef DUBUG
            NSLog(@"%@", jsonString);
#endif
            // 将JSON字符串添加到数组中
            [events addObject:jsonString];
        }
    });
    return events;
}

- (BOOL)deleteEventsForCount:(NSInteger)count {
    __block BOOL success = YES;
    dispatch_sync(self.queue, ^{
        // 删除语句
        NSString *sql = [NSString stringWithFormat:@"DELETE FROM events WHERE id IN (SELECT id FROM events ORDER BY id ASC LIMIT %lu);", (unsigned long)count];
        char *errmsg;
        //执行删除语句
        if (sqlite3_exec(self.database, sql.UTF8String, NULL, NULL, &errmsg) != SQLITE_OK) {
            success = NO;
            return NSLog(@"Failed to delete record msg=%s", errmsg);
        }
    });
    
    return success;
}

@end

第二步：在 SensorsAnalyticsSDK.m 文件中新增 SensorsAnalyticsDatabase 类型私有属性 database，并在 -init 方法中进行初始化

- (instancetype)init {
    self = [super init];
    if (self) {
        _automaticProperties = [self collectAutomaticProperties];

        // 设置是否需是被动启动标记
        _launchedPassively = UIApplication.sharedApplication.backgroundTimeRemaining != UIApplicationBackgroundFetchIntervalNever;
        
        _loginId = [[NSUserDefaults standardUserDefaults] objectForKey:SensorsAnalyticsLoginId];
        
        _trackTimer = [NSMutableDictionary dictionary];
        
        _enterBackgroundTrackTimerEvents = [NSMutableArray array];
        
        _fileStroe = [[SensorsAnalyticsFileStore alloc] init];
        
        _database = [[SensorsAnalyticsDatabase alloc] init];
        
        // 添加应用程序状态监听
        [self setupListeners];
    }
    return self;
}

第三步：修改 -track: properties: 的数据存储方式

- (void)track:(NSString *)eventName properties:(nullable NSDictionary<NSString *, id> *)properties {
    NSMutableDictionary *event = [NSMutableDictionary dictionary];
    // 设置事件 distinct_id 字段，用于唯一标识一个用户
    event[@"distinct_id"] = self.loginId ?: self.anonymousId;
    // 设置事件名称
    event[@"event"] = eventName;
    // 事件发生的时间戳，单位毫秒
    event[@"time"] = [NSNumber numberWithLong:NSDate.date.timeIntervalSince1970 *1000];
    
    NSMutableDictionary *eventProperties = [NSMutableDictionary dictionary];
    // 添加预置属性
    [eventProperties addEntriesFromDictionary:self.automaticProperties];
    // 添加自定义属性
    [eventProperties addEntriesFromDictionary:properties];
    // 判断是否是被动启动状态
    if (self.isLaunchedPassively) {
        eventProperties[@"$app_state"] = @"background";
    }
    // 设置事件属性
    event[@"propeerties"] = eventProperties;
    
    // 打印
    [self printEvent:event];
//    [self.fileStroe saveEvent:event];
    [self.database insertEvent:event];
}

第四步：测试验证（和文件存储验证方式一样）

3.2 优化

​ 需要优化的内容：

在每次插入和查询数据的时候，都会执行 “准备执行SQL的语句”的操作，比较浪费资源

在查询和删除操作时，如果数据表中没有存储任何的数据，其实无须执行 SQL 语句

（1）缓存 sqlite3_stmt

static sqlite3_stmt *insertStmt = NULL;
- (void)insertEvent:(NSDictionary *)event {
    dispatch_async(self.queue, ^{
        if (insertStmt) {
            // 重置插入语句，重置之后可重新绑定数据
            sqlite3_reset(insertStmt);
        } else {
            // 插入语句
            NSString *sql = @"INSERT INTO events (event) values (?)";
            // 准备执行 SQL 语句，获取 sqlite3_stmt
            if (sqlite3_prepare_v2(self.database, sql.UTF8String, -1, &insertStmt, NULL) != SQLITE_OK) {
                // 准备执行 SQL 语句失败，打印 log 返回失败 NO
                return NSLog(@"SQLite stmt prepare error: %s", sqlite3_errmsg(self.database));
            }
        }

        NSError *error;
        // 将 event 转换成 JSON 数据
        NSData *data = [NSJSONSerialization dataWithJSONObject:event options:NSJSONWritingPrettyPrinted error:&error];
        if (error) {
            return NSLog(@"The JSON object`s serialization error: %@", error);
        }
        
        // 将JSON数据与 insertStmt 绑定
        sqlite3_bind_blob(insertStmt, 1, data.bytes, (int)data.length, SQLITE_TRANSIENT);
        // 执行 stmt
        if (sqlite3_step(insertStmt) != SQLITE_DONE) {
            // 执行失败，打印log，返回失败（NO）
            return NSLog(@"Insert event into events error");
        }
    });
}

// 最后一次查询下的事件数量
static NSUInteger lastSelectEventCount = 50;
static sqlite3_stmt *selectStmt = NULL;
- (NSArray<NSString *> *)selectEventsForCount:(NSInteger)count {
    // 初始化数组，用于存储查询到的事件数据
    NSMutableArray<NSString *> *events = [NSMutableArray arrayWithCapacity:count];
    dispatch_sync(self.queue, ^{
        if (count != lastSelectEventCount) {
            lastSelectEventCount = count;
            selectStmt = NULL;
        }
        if (selectStmt) {
            // 重置插入语句，重置之后可重新查询数据
            sqlite3_reset(selectStmt);
        } else {
            // 查询语句
            NSString *sql = [NSString stringWithFormat:@"SELECT id, event FROM events ORDER BY id ASC LIMIT %lu", (unsigned long)count];
            // 准备执行 SQL 语句，获取sqlite3——stmt
            if (sqlite3_prepare_v2(self.database, sql.UTF8String, -1, &selectStmt, NULL) != SQLITE_OK) {
                // 准备执行 SQL 语句失败，打印log返回失败(no)
                return NSLog(@"SQLite stmt prepare error： %s,", sqlite3_errmsg(self.database));
            }
        }

        // 执行 SQL 语句
        while (sqlite3_step(selectStmt) == SQLITE_ROW) {
            // 将当前查询的这条数据转换成 NSData 对象
            NSData *data = [[NSData alloc] initWithBytes:sqlite3_column_blob(selectStmt, 1) length:sqlite3_column_bytes(stmt, 1)];
            // 将查询到的时间数据转换成JSON字符串
            NSString *jsonString = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
#ifdef DUBUG
            NSLog(@"%@", jsonString);
#endif
            // 将JSON字符串添加到数组中
            [events addObject:jsonString];
        }
    });
    return events;
}	

（2）缓存事件总条数

​ 添加一个方法用于查询数据库已经存储事件条数，新增一个 eventCount 属性，初始化时，他的数值就是当前数据库已经存储事件条数，每次成功插入一条数据的时候值对应的加1，在删除数据的时候减去相应删除的数据条数，这样就保证 eventCount 和本地数据存储的事件条数一致，减少查询次数。

第一步：在 SensorsAnalyticsDatabase.h 中新增 eventCount 属性

/// 本地事件存储总量
@property (nonatomic) NSUInteger eventCount;

第二步：在 SensorsAnalyticsDatabase.m 文件中新增私有方法 - queryLocalDatabaseEventCount，查询数据库中已经缓存事件数。

// 查询数据库中已经缓存事件的条数
- (void)queryLocalDatabaseEventCount {
    dispatch_async(self.queue, ^{
       // 查询语句
        NSString *sql = @"SELECT count(*) FORM events";
        sqlite3_stmt *stmt = NULL;
        // 准备执行SQL语句，获取 sqlite3_stmt
        if (sqlite3_prepare_v2(self.database, sql.UTF8String, -1, &stmt, NULL) != SQLITE_OK) {
            // 准备执行SQL语句失败，打印log返回失败 NO
            return NSLog(@"SQLite stmt prepare error: %s", sqlite3_errmsg(self.database));
        }
        while (sqlite3_step(stmt) == SQLITE_ROW) {
            self.eventCount = sqlite3_column_int(stmt, 0);
        }
    });
}

第三步 ：在 - initWithFilePath: 初始化方法中调用 - queryLocalDatabaseEventCount，初始化 eventCount

- (instancetype)initWithFilePath:(NSString *)filePath {
    self = [super init];
    if (self) {
        _filePath = filePath ?: [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSCachesDirectory, NSUserDomainMask, YES).lastObject stringByAppendingPathComponent:SensorsAnalyticsDefaultDatabaseName];
        
        // 初始化队列的唯一标识
        NSString *label = [NSString stringWithFormat:@"cn.sensorsdata.serialQueue.%p", self];
        // 创建一个 serial 类型的 queue，即 FIFO
        _queue = dispatch_queue_create([label UTF8String], DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
        
        // 打开数据库
        [self open];
        
        [self queryLocalDatabaseEventCount];
    }
    return self;
}

第四步：优化 - insertEvent: 方法，事件插入成功，事件数量 eventCount 加 1

static sqlite3_stmt *insertStmt = NULL;
- (void)insertEvent:(NSDictionary *)event {
    dispatch_async(self.queue, ^{
        if (insertStmt) {
            // 重置插入语句，重置之后可重新绑定数据
            sqlite3_reset(insertStmt);
        } else {
            // 插入语句
            NSString *sql = @"INSERT INTO events (event) values (?)";
            // 准备执行 SQL 语句，获取 sqlite3_stmt
            if (sqlite3_prepare_v2(self.database, sql.UTF8String, -1, &insertStmt, NULL) != SQLITE_OK) {
                // 准备执行 SQL 语句失败，打印 log 返回失败 NO
                return NSLog(@"SQLite stmt prepare error: %s", sqlite3_errmsg(self.database));
            }
        }

        NSError *error;
        // 将 event 转换成 JSON 数据
        NSData *data = [NSJSONSerialization dataWithJSONObject:event options:NSJSONWritingPrettyPrinted error:&error];
        if (error) {
            return NSLog(@"The JSON object`s serialization error: %@", error);
        }
        
        // 将JSON数据与 insertStmt 绑定
        sqlite3_bind_blob(insertStmt, 1, data.bytes, (int)data.length, SQLITE_TRANSIENT);
        // 执行 stmt
        if (sqlite3_step(insertStmt) != SQLITE_DONE) {
            // 执行失败，打印log，返回失败（NO）
            return NSLog(@"Insert event into events error");
        }
        
        // 数据插入成功 事件数量加1
        self.eventCount ++;
    });
}

第五步：优化 - deleteEventsForCount: 方法，当 eventCount 为 0 时，直接返回；当数据删除成功时，事件数量减去相应的删除条数

- (BOOL)deleteEventsForCount:(NSInteger)count {
    __block BOOL success = YES;
    dispatch_sync(self.queue, ^{
        // 当本地事件数量为 0 时，直接返回
        if (self.eventCount == 0) {
            return;
        }
        // 删除语句
        NSString *sql = [NSString stringWithFormat:@"DELETE FROM events WHERE id IN (SELECT id FROM events ORDER BY id ASC LIMIT %lu);", (unsigned long)count];
        char *errmsg;
        //执行删除语句
        if (sqlite3_exec(self.database, sql.UTF8String, NULL, NULL, &errmsg) != SQLITE_OK) {
            success = NO;
            return NSLog(@"Failed to delete record msg=%s", errmsg);
        }
        self.eventCount = self.eventCount < count ? 0 : self.eventCount - count;
    });
    
    return success;
}

第六步：优化 - selectEventsForCount: 方法，当 eventCount 为 0 时，直接返回

// 最后一次查询下的事件数量
static NSUInteger lastSelectEventCount = 50;
static sqlite3_stmt *selectStmt = NULL;
- (NSArray<NSString *> *)selectEventsForCount:(NSInteger)count {
    // 初始化数组，用于存储查询到的事件数据
    NSMutableArray<NSString *> *events = [NSMutableArray arrayWithCapacity:count];
    dispatch_sync(self.queue, ^{
        // 当本地事件数量为 0 ，直接返回
        if (self.eventCount == 0) {
            return;
        }
        
        if (count != lastSelectEventCount) {
            lastSelectEventCount = count;
            selectStmt = NULL;
        }
        if (selectStmt) {
            // 重置插入语句，重置之后可重新查询数据
            sqlite3_reset(selectStmt);
        } else {
            // 查询语句
            NSString *sql = [NSString stringWithFormat:@"SELECT id, event FROM events ORDER BY id ASC LIMIT %lu", (unsigned long)count];
            // 准备执行 SQL 语句，获取sqlite3——stmt
            if (sqlite3_prepare_v2(self.database, sql.UTF8String, -1, &selectStmt, NULL) != SQLITE_OK) {
                // 准备执行 SQL 语句失败，打印log返回失败(no)
                return NSLog(@"SQLite stmt prepare error： %s,", sqlite3_errmsg(self.database));
            }
        }

        // 执行 SQL 语句
        while (sqlite3_step(selectStmt) == SQLITE_ROW) {
            // 将当前查询的这条数据转换成 NSData 对象
            NSData *data = [[NSData alloc] initWithBytes:sqlite3_column_blob(selectStmt, 1) length:sqlite3_column_bytes(stmt, 1)];
            // 将查询到的时间数据转换成JSON字符串
            NSString *jsonString = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
#ifdef DUBUG
            NSLog(@"%@", jsonString);
#endif
            // 将JSON字符串添加到数组中
            [events addObject:jsonString];
        }
    });
    return events;
}

3.3 总结

​ 通过上面我们实现了数据库缓存事件数据，并实现了如下功能

• 插入数据
• 查询数据
• 删除数据

​ 然后对数据缓存性能进行了优化。对于文件缓存来说，数据库缓存更加灵活，可以实现对单条数据的查询、插入和删除操作，同时调试也更容易。SQLite 数据库也有极高的性能，特别是对单条数据的操作，性能明显由于文件缓存。