onyx/Packages/OnyxKit/Sources/MetricsProvider/BatteryHistory.swift

import Foundation
import Observation
import os

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

/// Ein Messpunkt des Akkus.
///
/// Vier Zahlen, mehr nicht. Was sich nicht zeichnen lässt, gehört nicht in
/// einen Verlauf — Zyklen und Gesundheit ändern sich in Monaten und stehen
/// besser als aktueller Wert da.
public struct BatterySample: Equatable, Sendable, Codable {
    public let at: Date
    /// 0 bis 1.
    public let charge: Double
    /// Zellentemperatur, falls der SMC sie hergibt.
    public let celsius: Double?
    /// Negativ heißt Entladung.
    public let watts: Double?

    public init(at: Date, charge: Double, celsius: Double?, watts: Double?) {
        self.at = at
        self.charge = charge
        self.celsius = celsius
        self.watts = watts
    }
}

/// Über welchen Zeitraum der Verlauf gezeigt wird.
public enum HistoryWindow: String, CaseIterable, Sendable {
    case day, week, month

    public var duration: TimeInterval {
        switch self {
        case .day: 86_400
        case .week: 7 * 86_400
        case .month: 30 * 86_400
        }
    }

    /// Wie viele Säulen die Anzeige bekommt.
    ///
    /// Nicht ein Punkt je Messung: über einen Monat wären das über achttausend,
    /// und mehr Punkte als Bildpunkte zu zeichnen kostet Zeit, ohne etwas zu
    /// zeigen.
    public var buckets: Int {
        switch self {
        case .day: 48      // halbstündlich
        case .week: 56     // dreistündlich
        case .month: 60    // halbtägig
        }
    }
}

/// Die Regeln des Verlaufs — ohne Uhr, ohne Dateisystem.
public enum BatteryHistoryRules {

    /// Wie oft gemessen wird.
    ///
    /// Fünf Minuten reichen: der Ladestand eines Akkus ändert sich nicht
    /// sprunghaft, und ein Punkt je Minute wäre die zwölffache Datei für
    /// dieselbe Kurve.
    public static let interval: TimeInterval = 300

    /// Wie lange Messpunkte aufgehoben werden.
    ///
    /// Genau so lang wie das längste Fenster. Alles darüber hinaus wäre eine
    /// Datei, die wächst, ohne dass es je jemand ansieht.
    public static let maximumAge: TimeInterval = HistoryWindow.month.duration

    /// Ob jetzt ein neuer Messpunkt fällig ist.
    public static func shouldRecord(last: Date?, now: Date,
                                    interval: TimeInterval = interval) -> Bool {
        guard let last else { return true }
        return now.timeIntervalSince(last) >= interval
    }

    /// Was zu alt geworden ist, fällt heraus.
    public static func pruned(_ samples: [BatterySample], now: Date,
                              maximumAge: TimeInterval = maximumAge) -> [BatterySample] {
        let cutoff = now.addingTimeInterval(-maximumAge)
        return samples.filter { $0.at >= cutoff }
    }

    /// Fasst die Messpunkte eines Fensters zu Säulen zusammen.
    ///
    /// Der Mittelwert je Zeitabschnitt, nicht der erste oder letzte Wert: ein
    /// einzelner Ausreißer soll die Säule nicht bestimmen. Abschnitte ohne
    /// Messung bleiben `nil` — ein zugeklappter Rechner hat dort keinen
    /// Ladestand gehabt, und eine durchgezogene Linie darüber wäre erfunden.
    public static func buckets(_ samples: [BatterySample],
                               window: HistoryWindow,
                               now: Date) -> [Double?] {
        let start = now.addingTimeInterval(-window.duration)
        let width = window.duration / Double(window.buckets)

        var sums = [Double](repeating: 0, count: window.buckets)
        var counts = [Int](repeating: 0, count: window.buckets)

        for sample in samples where sample.at >= start && sample.at <= now {
            let offset = sample.at.timeIntervalSince(start)
            let index = min(Int(offset / width), window.buckets - 1)
            sums[index] += sample.charge
            counts[index] += 1
        }

        return (0..<window.buckets).map { counts[$0] == 0 ? nil : sums[$0] / Double(counts[$0]) }
    }

    /// Höchst-, Tiefst- und Mittelwert eines Fensters. `nil`, wenn nichts vorliegt.
    public static func summary(_ samples: [BatterySample], window: HistoryWindow,
                               now: Date) -> (low: Double, high: Double, average: Double)? {
        let start = now.addingTimeInterval(-window.duration)
        let inWindow = samples.filter { $0.at >= start && $0.at <= now }
        guard !inWindow.isEmpty else { return nil }
        let charges = inWindow.map(\.charge)
        return (charges.min()!, charges.max()!,
                charges.reduce(0, +) / Double(charges.count))
    }
}

/// Der Verlauf, aufgezeichnet und abgelegt.
@MainActor
@Observable
public final class BatteryHistoryStore {

    public private(set) var samples: [BatterySample] = []

    @ObservationIgnored private let fileURL: URL
    @ObservationIgnored private var lastRecorded: Date?

    private struct Archive: Codable {
        var version = 1
        var samples: [BatterySample]
    }

    public init(directory: URL? = nil) {
        let folder = directory ?? Self.defaultDirectory
        try? FileManager.default.createDirectory(at: folder, withIntermediateDirectories: true)
        fileURL = folder.appendingPathComponent("battery.json")
        load()
        lastRecorded = samples.last?.at
    }

    public static var defaultDirectory: URL {
        FileManager.default.urls(for: .applicationSupportDirectory, in: .userDomainMask)[0]
            .appendingPathComponent("Onyx/Metrics", isDirectory: true)
    }

    /// Nimmt eine Messung entgegen — und legt sie nur ab, wenn sie fällig ist.
    public func record(_ reading: BatteryReading, now: Date = Date()) {
        guard BatteryHistoryRules.shouldRecord(last: lastRecorded, now: now) else { return }
        lastRecorded = now
        samples.append(BatterySample(at: now, charge: reading.charge,
                                     celsius: reading.celsius, watts: reading.watts))
        samples = BatteryHistoryRules.pruned(samples, now: now)
        save()
    }

    public func buckets(_ window: HistoryWindow, now: Date = Date()) -> [Double?] {
        BatteryHistoryRules.buckets(samples, window: window, now: now)
    }

    public func summary(_ window: HistoryWindow,
                        now: Date = Date()) -> (low: Double, high: Double, average: Double)? {
        BatteryHistoryRules.summary(samples, window: window, now: now)
    }

    private func load() {
        guard let data = try? Data(contentsOf: fileURL) else { return }
        guard let archive = try? JSONDecoder().decode(Archive.self, from: data),
              archive.version == 1 else {
            log.notice("Unbekannte Fassung des Akkuverlaufs — er beginnt neu")
            return
        }
        samples = archive.samples.sorted { $0.at < $1.at }
    }

    private func save() {
        do {
            try JSONEncoder().encode(Archive(samples: samples)).write(to: fileURL, options: .atomic)
        } catch {
            log.error("Verlauf nicht schreibbar: \(error.localizedDescription, privacy: .public)")
        }
    }
}