onyx/Packages/OnyxKit/Sources/AudioProvider/AudioMixer.swift

import Foundation
import AppKit
import CoreAudio
import OSLog

private let log = Logger(subsystem: "com.scarriffleservices.onyx", category: "Audio")

/// Der Per-Programm-Lautstärkemixer.
///
/// **Er ist standardmäßig aus.** Eingeschaltet greift er in den Tonweg jedes
/// gewählten Programms ein — geht dabei etwas schief, ist das Programm still.
/// Ein Werkzeug, das ungefragt zwischen Musik und Lautsprecher tritt, hat man
/// sich nicht ausgesucht.
@MainActor
@Observable
public final class AudioMixer {

    public private(set) var processes: [AudioProcess] = []
    /// Die Programme, wie sie in der Oberfläche stehen — Hilfsprozesse mit
    /// ihrem Programm zusammengefasst.
    public private(set) var groups: [AudioProcessGroup] = []
    public private(set) var isEnabled = false
    public private(set) var lastError: String?

    /// Programme, die vom Mixer bearbeitet werden. Alle anderen laufen
    /// unverändert am Mixer vorbei.
    public private(set) var managed: Set<String> = []

    private var store = VolumeStore()
    private var taps: [String: ProcessTap] = [:]
    private var refreshTimer: Timer?
    private var watchdogTimer: Timer?
    private var levelTimer: Timer?
    /// Der letzte Ausschlag je Programm, 0…1.
    public private(set) var levels: [String: Double] = [:]
    private let defaults: UserDefaults
    /// Wann ein Prozess zuletzt Ton ausgegeben hat. Ohne dieses Gedächtnis
    /// verschwindet ein pausiertes Programm sofort aus der Liste.
    private var lastHeard: [String: Date] = [:]

    /// Ob der Mixer beim Programmstart von selbst anläuft.
    ///
    /// Standardmäßig aus: der Mixer greift in den Tonweg ein, und das soll
    /// niemandem ungefragt passieren. Wer ihn täglich benutzt, spart sich mit
    /// dem Häkchen den Klick.
    public var startsAutomatically: Bool {
        didSet {
            guard startsAutomatically != oldValue else { return }
            defaults.set(startsAutomatically, forKey: Keys.autostart)
        }
    }

    /// Die eigene Bundle-Kennung — der Mixer darf sich nicht selbst abgreifen.
    private static let ownBundleID = Bundle.main.bundleIdentifier

    private enum Keys {
        static let volumes = "onyx.audio.volumes"
        static let muted = "onyx.audio.muted"
        static let managed = "onyx.audio.managed"
        static let autostart = "onyx.audio.autostart"
    }

    public init(defaults: UserDefaults = .standard) {
        self.defaults = defaults
        let volumes = defaults.dictionary(forKey: Keys.volumes) as? [String: Double] ?? [:]
        let muted = defaults.stringArray(forKey: Keys.muted) ?? []
        store = VolumeStore(volumes: volumes, muted: muted)
        // Beim Laden aussieben statt nur beim Anzeigen: hat sich der Mixer
        // einmal selbst in die Auswahl geschrieben, säße die Rückkopplung sonst
        // dauerhaft in den Einstellungen und käme bei jedem Start zurück.
        let stored = defaults.stringArray(forKey: Keys.managed) ?? []
        managed = Set(stored.filter {
            !ProcessVisibility.isExcluded(bundleID: $0, ownBundleID: Self.ownBundleID)
        })
        startsAutomatically = defaults.bool(forKey: Keys.autostart)
        // Gleich zurückschreiben, wenn etwas herausgefallen ist: sonst steht der
        // alte Eintrag weiter in den Einstellungen und wirkt bei der nächsten
        // Fehlersuche wie ein Zustand, den es noch gibt.
        if managed.count != stored.count { defaults.set(Array(managed), forKey: Keys.managed) }
    }

    /// Beim Programmstart aufrufen. Läuft nur an, wenn das Häkchen gesetzt ist.
    public func enableIfWanted() {
        guard startsAutomatically else { return }
        enable()
    }

    // MARK: - Ein und aus

    public func enable() {
        guard !isEnabled else { return }
        isEnabled = true
        refresh()

        refreshTimer = Timer.scheduledTimer(withTimeInterval: 3, repeats: true) { _ in
            MainActor.assumeIsolated { [weak self] in self?.refresh() }
        }
        // Der bekannte Fehlerfall aus Spike C: Taps liefern nach einiger Zeit
        // nur noch Nullen. Von außen sieht das aus, als wäre das Programm
        // stumm — und genau das ist es dann auch, weil der Tap das Original
        // stummschaltet.
        watchdogTimer = Timer.scheduledTimer(withTimeInterval: 5, repeats: true) { _ in
            MainActor.assumeIsolated { [weak self] in self?.checkForStalledTaps() }
        }
        observeDeviceChanges()
        log.notice("Mixer eingeschaltet")
    }

    /// Notausschalter. Stellt den unveränderten Systemzustand wieder her.
    ///
    /// Muss immer erreichbar sein und darf nie fehlschlagen: wenn der Ton weg
    /// ist, ist das der Knopf, den man sucht.
    public func disable() {
        isEnabled = false
        refreshTimer?.invalidate(); refreshTimer = nil
        watchdogTimer?.invalidate(); watchdogTimer = nil
        levelTimer?.invalidate(); levelTimer = nil
        for tap in taps.values { tap.stop() }
        taps.removeAll()
        levels = [:]
        lastError = nil
        log.notice("Mixer ausgeschaltet — Tonweg unverändert")
    }

    // MARK: - Programme

    private func refresh() {
        let all = Self.currentProcesses()
        let now = Date()
        // Core Audio führt Dutzende Systemdienste, die theoretisch Ton ausgeben
        // könnten. In einem Mischpult sind sie nur Rauschen — gezeigt wird, was
        // klingt, kürzlich klang oder geregelt wird.
        // Erst zusammenfassen, dann filtern: sonst verschwindet der
        // Hauptprozess von Chrome, weil nur sein Helfer Ton ausgibt.
        let candidates = AudioProcessGroup.group(all)
        for group in candidates where group.isPlaying { lastHeard[group.bundleID] = now }

        groups = candidates.filter { group in
            ProcessVisibility.shouldShow(
                isPlaying: group.isPlaying,
                secondsSinceHeard: lastHeard[group.bundleID]
                    .map { now.timeIntervalSince($0) },
                isManaged: managed.contains(group.bundleID))
        }
        processes = groups.flatMap(\.processes)
        syncTaps()
        startLevelTimerIfNeeded()
    }

    /// Legt Taps an und ab, sodass sie zu `managed` und den laufenden
    /// Programmen passen.
    private func syncTaps() {
        guard isEnabled else { return }
        guard let outputUID = Self.defaultOutputUID() else {
            lastError = AudioMixerError.noOutputDevice.errorDescription
            return
        }

        // Abgegriffen wird je **Prozess**, geregelt je **Programm**: Chromes
        // Ton kommt aus mehreren Helfern, die alle denselben Regler bekommen.
        // Der Schlüssel muss deshalb den Prozess mitführen — mehrere Helfer
        // teilen sich eine Kennung und überschrieben sonst einander.
        var wanted: [String: (process: AudioProcess, group: AudioProcessGroup)] = [:]
        for group in groups where managed.contains(group.bundleID) {
            for process in group.processes {
                wanted[Self.tapKey(process)] = (process, group)
            }
        }

        // Beendete oder abgewählte Programme freigeben — sonst bliebe der Tap
        // stehen und schaltete ein Programm stumm, das gar nicht mehr gemeint ist.
        for (key, tap) in taps where wanted[key] == nil {
            tap.stop()
            taps[key] = nil
        }

        for (key, entry) in wanted {
            let gain = store.effectiveGain(for: entry.group.bundleID)
            if let existing = taps[key] {
                existing.setGain(gain)
                continue
            }
            let tap = ProcessTap(process: entry.process)
            tap.setGain(gain)
            do {
                try tap.start(outputDeviceUID: outputUID)
                taps[key] = tap
                lastError = nil
            } catch {
                // Bei einem Fehlschlag nicht in einem halben Zustand
                // verharren: das Programm bleibt sonst stumm zurück.
                tap.stop()
                managed.remove(entry.group.bundleID)
                persist()
                lastError = error.localizedDescription
                log.error("Tap für \(entry.process.name, privacy: .public) fehlgeschlagen: \(error.localizedDescription, privacy: .public)")
            }
        }
    }

    /// Ein Tap je Prozess, nicht je Programm — mehrere Helfer eines Programms
    /// tragen dieselbe Kennung und überschrieben sich sonst gegenseitig.
    private static func tapKey(_ process: AudioProcess) -> String {
        "\(process.bundleID)#\(process.pid)"
    }

    /// Baut Taps neu auf, die nur noch Stille liefern.
    private func checkForStalledTaps() {
        for (key, tap) in taps {
            guard tap.isRunning,
                  tap.secondsSinceAudio > 30,
                  tap.process.isPlaying
            else { continue }

            log.error("Tap für \(key, privacy: .public) liefert nur Stille — Neuaufbau")
            tap.stop()
            taps[key] = nil
        }
        syncTaps()
    }

    /// Wechselt das Ausgabegerät, müssen alle Taps neu aufgebaut werden: sie
    /// hängen am alten Gerät und gäben ins Leere aus.
    private func observeDeviceChanges() {
        var address = AudioObjectPropertyAddress(
            mSelector: kAudioHardwarePropertyDefaultOutputDevice,
            mScope: kAudioObjectPropertyScopeGlobal,
            mElement: kAudioObjectPropertyElementMain)

        AudioObjectAddPropertyListenerBlock(
            AudioObjectID(kAudioObjectSystemObject), &address, .main) { [weak self] _, _ in
                MainActor.assumeIsolated {
                    guard let self, self.isEnabled else { return }
                    log.notice("Ausgabegerät gewechselt — Taps werden neu aufgebaut")
                    for tap in self.taps.values { tap.stop() }
                    self.taps.removeAll()
                    self.syncTaps()
                }
            }
    }

    // MARK: - Steuerung

    public func isManaged(_ bundleID: String) -> Bool { managed.contains(bundleID) }

    /// Der Ausschlag eines Programms, 0…1 — für die Pegelanzeige.
    public func level(for bundleID: String) -> Double { levels[bundleID] ?? 0 }

    /// Holt die Ausschläge ab.
    ///
    /// Läuft nur, solange überhaupt Taps bestehen: ohne abgegriffenes Programm
    /// gibt es nichts zu messen, und ein Zeitgeber, der 15-mal pro Sekunde
    /// nichts tut, gehört nicht in eine App, die im Hintergrund ruhig sein soll.
    private func sampleLevels() {
        guard !taps.isEmpty else {
            if !levels.isEmpty { levels = [:] }
            levelTimer?.invalidate()
            levelTimer = nil
            return
        }
        // Der Pegel gilt je **Programm**: Chromes Ton verteilt sich auf mehrere
        // Helfer, und die Zeile zeigt den lautesten davon.
        var peaks: [String: Double] = [:]
        for (_, tap) in taps {
            let app = ProcessNaming.parentBundleID(for: tap.process.bundleID)
            peaks[app] = max(peaks[app] ?? 0, Double(tap.takePeak()))
        }

        var next: [String: Double] = [:]
        for (app, peak) in peaks {
            let previous = levels[app] ?? 0
            // Schnell hoch, langsam runter. Ein Pegel, der jedem Puffer folgt,
            // flackert; einer, der nur fällt, verpasst die Spitzen.
            next[app] = peak > previous ? peak : previous * 0.72
        }
        levels = next
    }

    private func startLevelTimerIfNeeded() {
        guard levelTimer == nil, !taps.isEmpty else { return }
        let timer = Timer(timeInterval: 1.0 / 15, repeats: true) { [weak self] _ in
            Task { @MainActor in self?.sampleLevels() }
        }
        RunLoop.main.add(timer, forMode: .common)
        levelTimer = timer
    }

    public func setManaged(_ isManaged: Bool, for bundleID: String) {
        guard !ProcessVisibility.isExcluded(bundleID: bundleID,
                                            ownBundleID: Self.ownBundleID) else { return }
        if isManaged { managed.insert(bundleID) } else { managed.remove(bundleID) }
        persist()
        syncTaps()
    }

    public func volume(for bundleID: String) -> Double { store.volume(for: bundleID) }
    public func isMuted(_ bundleID: String) -> Bool { store.isMuted(for: bundleID) }

    public func setVolume(_ volume: Double, for bundleID: String) {
        store.set(volume, for: bundleID)
        applyGain(for: bundleID)
        persist()
    }

    public func setMuted(_ isMuted: Bool, for bundleID: String) {
        store.setMuted(isMuted, for: bundleID)
        applyGain(for: bundleID)
        persist()
    }

    /// Gibt die neue Verstärkung an **alle** Taps des Programms weiter.
    ///
    /// Vorher stand hier `taps[bundleID]` — die Taps liegen aber unter
    /// `Kennung#Prozessnummer`, weil ein Programm mehrere Tonquellen haben kann.
    /// Der Zugriff ging deshalb immer ins Leere, und der Regler wirkte erst,
    /// wenn die Auffrischung drei Sekunden später von selbst nachzog.
    private func applyGain(for bundleID: String) {
        let gain = store.effectiveGain(for: bundleID)
        for tap in taps.values
        where ProcessNaming.parentBundleID(for: tap.process.bundleID) == bundleID {
            tap.setGain(gain)
        }
    }

    private func persist() {
        defaults.set(store.snapshot, forKey: Keys.volumes)
        defaults.set(store.mutedIdentifiers, forKey: Keys.muted)
        defaults.set(Array(managed), forKey: Keys.managed)
    }

    // MARK: - Core Audio

    @MainActor
    static func currentProcesses() -> [AudioProcess] {
        let ownBundleID = Self.ownBundleID
        var address = AudioObjectPropertyAddress(
            mSelector: kAudioHardwarePropertyProcessObjectList,
            mScope: kAudioObjectPropertyScopeGlobal,
            mElement: kAudioObjectPropertyElementMain)

        var size: UInt32 = 0
        guard AudioObjectGetPropertyDataSize(AudioObjectID(kAudioObjectSystemObject),
                                             &address, 0, nil, &size) == noErr, size > 0
        else { return [] }

        let count = Int(size) / MemoryLayout<AudioObjectID>.stride
        let raw = UnsafeMutableRawPointer.allocate(byteCount: Int(size),
                                                   alignment: MemoryLayout<AudioObjectID>.alignment)
        defer { raw.deallocate() }
        guard AudioObjectGetPropertyData(AudioObjectID(kAudioObjectSystemObject),
                                         &address, 0, nil, &size, raw) == noErr else { return [] }

        let objects = Array(UnsafeBufferPointer(
            start: raw.assumingMemoryBound(to: AudioObjectID.self), count: count))

        return objects.compactMap { object -> AudioProcess? in
            guard let bundleID = string(object, kAudioProcessPropertyBundleID),
                  !bundleID.isEmpty else { return nil }
            let pid = value(object, kAudioProcessPropertyPID, pid_t(0)) ?? -1

            guard !ProcessVisibility.isExcluded(bundleID: bundleID,
                                                ownBundleID: ownBundleID) else { return nil }

            let name = ProcessNaming.displayName(bundleID: bundleID, pid: pid)
            let playing = (value(object, kAudioProcessPropertyIsRunningOutput, UInt32(0)) ?? 0) != 0
            return AudioProcess(objectID: object, pid: pid, bundleID: bundleID,
                                name: name, isPlaying: playing)
        }
        // Was gerade klingt, gehört nach oben.
        .sorted { ($0.isPlaying ? 0 : 1, $0.name.lowercased())
                < ($1.isPlaying ? 0 : 1, $1.name.lowercased()) }
    }

    static func defaultOutputUID() -> String? {
        var address = AudioObjectPropertyAddress(
            mSelector: kAudioHardwarePropertyDefaultOutputDevice,
            mScope: kAudioObjectPropertyScopeGlobal,
            mElement: kAudioObjectPropertyElementMain)
        guard let device = value(AudioObjectID(kAudioObjectSystemObject), nil,
                                 AudioObjectID(kAudioObjectUnknown), address: &address)
        else { return nil }
        return string(device, kAudioDevicePropertyDeviceUID)
    }

    private static func value<T>(_ object: AudioObjectID, _ selector: AudioObjectPropertySelector?,
                                 _ initial: T,
                                 address custom: UnsafeMutablePointer<AudioObjectPropertyAddress>? = nil)
    -> T? {
        var address = custom?.pointee ?? AudioObjectPropertyAddress(
            mSelector: selector ?? 0, mScope: kAudioObjectPropertyScopeGlobal,
            mElement: kAudioObjectPropertyElementMain)
        var result = initial
        var size = UInt32(MemoryLayout<T>.size)
        guard AudioObjectGetPropertyData(object, &address, 0, nil, &size, &result) == noErr
        else { return nil }
        return result
    }

    private static func string(_ object: AudioObjectID,
                               _ selector: AudioObjectPropertySelector) -> String? {
        var address = AudioObjectPropertyAddress(
            mSelector: selector, mScope: kAudioObjectPropertyScopeGlobal,
            mElement: kAudioObjectPropertyElementMain)
        var result: CFString?
        var size = UInt32(MemoryLayout<CFString?>.size)
        let status = withUnsafeMutablePointer(to: &result) {
            AudioObjectGetPropertyData(object, &address, 0, nil, &size, $0)
        }
        guard status == noErr, let result else { return nil }
        return result as String
    }
}