Camper-Monitor/VanControlWatch/WatchLevelRadio.swift

import CoreBluetooth
import Foundation
import Observation

/// Die eigene Funkverbindung der Uhr zum Neigungsmesser.
///
/// Für dieses eine Gerät geht die Uhr direkt hin, statt über das iPhone. Das
/// ist genau dort möglich, wo es beim Rest nicht geht:
///
/// * Der Neigungsmesser **bewirbt seinen Dienst**. Die Uhr findet ihn also von
///   selbst und muss nichts eingerichtet bekommen – anders als BMS und
///   Kühlbox, die über die Kennung des Peripheriegeräts gesucht werden.
/// * Er ist **unverschlüsselt**. Es braucht keinen Victron-Schlüssel, der auf
///   der Uhr ein zweites Mal lagern müsste.
///
/// Damit ist die Nivellierung auf der Uhr eigenständig: kein geöffnetes iPhone,
/// keine Reichweite zum Telefon. Für alles andere bleibt der Weg über das
/// iPhone, siehe `PhoneLink`.
///
/// Gefunkt wird nur im Vordergrund. watchOS lässt eine App im Hintergrund
/// ohnehin kaum scannen, und beim Ausrichten schaut man auf die Uhr.
@Observable
final class WatchLevelRadio: NSObject {

    private(set) var state = LevelState()
    private(set) var link: DeviceLinkState = .idle
    /// Wann zuletzt ein Wert vom Sensor kam.
    private(set) var updatedAt: Date?
    private(set) var statusText = "Bluetooth wird gestartet…"

    /// Ob die Einbaulage aus dem Gerät selbst stammt. Dann hat sie Vorrang vor
    /// dem, was das iPhone meldet – im Gerät steht, wie der Sensor eingebaut
    /// ist, und das ist für alle Clients dasselbe.
    private(set) var hasDeviceOrientation = false

    /// Die Einbaulage des Sensors. Kommt vom Gerät oder vom iPhone und wird
    /// hier behalten,
    /// damit die Uhr auch ohne Telefon richtig rechnet – ohne sie stünden
    /// längs und quer je nach Einbau vertauscht oder mit falschem Vorzeichen.
    var orientation = SensorOrientation.identity {
        didSet {
            guard orientation != oldValue else { return }
            Self.store(orientation)
            let value = orientation
            queue.async { self.session?.orientation = value }
        }
    }

    private let queue = DispatchQueue(label: "de.fritob.VanControl.watch.ble")
    private var central: CBCentralManager?
    private var peripheral: CBPeripheral?
    private var session: LevelSession?
    private var isRunning = false

    /// Wie lange nach einem Fehlschlag gewartet wird, bevor neu gesucht wird.
    ///
    /// Ohne diese Bremse dreht es sich im Kreis: Ist der Sensor gerade nicht zu
    /// haben – etwa weil er schon mit dem iPhone spricht –, folgt auf jeden
    /// Verbindungsversuch sofort der Abbruch, auf den Abbruch sofort die
    /// nächste Suche, und das so schnell, wie das Funkmodul es zulässt. Die
    /// Uhr ist dann mit Verbindungsaufbau beschäftigt statt mit Anzeigen, und
    /// watchOS schiesst die App irgendwann wegen Speicher ab.
    private var retryDelay: TimeInterval = 1
    private static let maximumRetryDelay: TimeInterval = 8
    private var isRetryScheduled = false

    /// Anzeigewerte höchstens fünfmal je Sekunde weiterreichen. Der Sensor
    /// meldet je nach Firmware deutlich öfter; jede Meldung ist sonst ein
    /// Neuzeichnen der Oberfläche, und dafür ist die Uhr zu klein.
    private static let publishInterval: TimeInterval = 0.2
    private var lastPublished = Date.distantPast

    /// Kennung für die Momentaufnahmen dieser Sitzung. Auf der Uhr gibt es
    /// keine Geräteliste, in der sie nachgeschlagen würde – sie muss nur
    /// innerhalb eines Laufs gleich bleiben.
    private let deviceID = UUID()

    override init() {
        super.init()
        orientation = Self.storedOrientation()
    }

    // MARK: - Steuerung

    func start() {
        isRunning = true
        if central == nil {
            central = CBCentralManager(delegate: self, queue: queue)
        } else {
            queue.async { self.scanIfPossible() }
        }
    }

    func stop() {
        isRunning = false
        queue.async {
            self.central?.stopScan()
            self.session?.stop()
            if let peripheral = self.peripheral, peripheral.state != .disconnected {
                self.central?.cancelPeripheralConnection(peripheral)
            }
        }
        publish { self.link = .idle }
    }

    private func scanIfPossible() {
        guard isRunning, let central, central.state == .poweredOn else { return }
        if let peripheral, peripheral.state == .connected { return }
        central.scanForPeripherals(withServices: [LevelSession.serviceUUID])
        publish {
            self.link = .searching
            self.statusText = "Suche Neigungsmesser…"
        }
    }

    /// Nach einem Fehlschlag: erst warten, dann wieder suchen. Die Wartezeit
    /// wächst, bis der Sensor wieder antwortet.
    private func scanAfterBackOff() {
        guard isRunning, !isRetryScheduled else { return }
        isRetryScheduled = true
        let delay = retryDelay
        retryDelay = min(retryDelay * 2, Self.maximumRetryDelay)
        queue.asyncAfter(deadline: .now() + delay) { [weak self] in
            self?.isRetryScheduled = false
            self?.scanIfPossible()
        }
    }

    private func publish(_ work: @escaping () -> Void) {
        if Thread.isMainThread { work() } else { DispatchQueue.main.async(execute: work) }
    }

    // MARK: - Einbaulage merken

    private static let orientationKey = "sensorOrientation"

    private static func storedOrientation() -> SensorOrientation {
        guard let data = UserDefaults.standard.data(forKey: orientationKey),
              let value = try? JSONDecoder().decode(SensorOrientation.self, from: data)
        else { return .identity }
        return value
    }

    private static func store(_ orientation: SensorOrientation) {
        guard let data = try? JSONEncoder().encode(orientation) else { return }
        UserDefaults.standard.set(data, forKey: orientationKey)
    }
}

// MARK: - CBCentralManagerDelegate

extension WatchLevelRadio: CBCentralManagerDelegate {

    func centralManagerDidUpdateState(_ central: CBCentralManager) {
        switch central.state {
        case .poweredOn:
            scanIfPossible()
        case .unauthorized:
            publish {
                self.link = .failed("Bluetooth nicht erlaubt")
                self.statusText = "Bluetooth für die App erlauben"
            }
        case .poweredOff:
            publish {
                self.link = .failed("Bluetooth aus")
                self.statusText = "Bluetooth ist ausgeschaltet"
            }
        default:
            publish { self.statusText = "Bluetooth nicht verfügbar" }
        }
    }

    func centralManager(_ central: CBCentralManager,
                        didDiscover peripheral: CBPeripheral,
                        advertisementData: [String: Any],
                        rssi RSSI: NSNumber) {
        // Nach dem Abschalten der Suche können noch Meldungen nachkommen. Ein
        // zweiter Verbindungsversuch auf dasselbe Gerät bringt nichts und
        // erzeugt nur eine weitere Trennung, auf die wieder eine Suche folgt.
        if let existing = self.peripheral, existing.state != .disconnected { return }

        // Gesucht wird nach dem Dienst, nicht nach dem Namen: der lässt sich in
        // der Firmware ändern, die Dienstkennung nicht.
        central.stopScan()
        self.peripheral = peripheral
        central.connect(peripheral)
        publish {
            self.link = .connecting
            self.statusText = "Verbinde…"
        }
    }

    func centralManager(_ central: CBCentralManager, didConnect peripheral: CBPeripheral) {
        let session = LevelSession(
            deviceID: deviceID,
            peripheral: peripheral,
            queue: queue,
            onUpdate: { _ in },
            onStateChange: { [weak self] state in
                self?.publish { self?.link = state }
            },
            onLevelState: { [weak self] state in
                guard let self else { return }
                // Es kommen Werte: Der Sensor ist zu haben, die Wartezeit darf
                // wieder von vorn beginnen.
                self.retryDelay = 1
                let now = Date()
                guard now.timeIntervalSince(self.lastPublished) >= Self.publishInterval
                else { return }
                self.lastPublished = now
                self.publish {
                    self.state = state
                    self.updatedAt = now
                    self.statusText = "Direkt am Sensor"
                }
            },
            onDeviceOrientation: { [weak self] orientation in
                guard let self else { return }
                Self.store(orientation)
                self.publish {
                    self.hasDeviceOrientation = true
                    self.orientation = orientation
                }
            })
        session.orientation = orientation
        self.session = session
        session.start()
    }

    func centralManager(_ central: CBCentralManager,
                        didFailToConnect peripheral: CBPeripheral,
                        error: Error?) {
        publish { self.link = .failed(error?.localizedDescription ?? "Verbindung gescheitert") }
        scanAfterBackOff()
    }

    func centralManager(_ central: CBCentralManager,
                        didDisconnectPeripheral peripheral: CBPeripheral,
                        error: Error?) {
        session?.handleDisconnect()
        session = nil
        publish {
            // Die zuletzt gemessene Lage bleibt stehen; wie alt sie ist, steht
            // daneben. Sie wegzuwerfen hiesse, beim Rangieren mitten in der
            // Bewegung einen leeren Bildschirm zu zeigen.
            self.link = .searching
            self.statusText = "Verbindung verloren – suche erneut"
        }
        scanAfterBackOff()
    }
}