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在 上一篇 文章里介紹了 iOS APP 的狀態(tài)切換，其中一個(gè)狀態(tài)是 Background逾一， 也就是后臺(tái)首妖，在這個(gè)狀態(tài)伤塌，程序只被允許執(zhí)行非常有限的一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間，然后就會(huì)隨時(shí)被掛起画舌，不再執(zhí)行任何代碼辕近，但顯然是有應(yīng)用場景需要不斷地在后臺(tái)執(zhí)行一些任務(wù)，比如 音樂播放 APP主慰， 健康記步軟件等。本文就來介紹 iOS 所提供的實(shí)現(xiàn)這些場景的技術(shù)鲫售。

后臺(tái)任務(wù)分類

首先 Apple 官方為我們界定了 **3
** 類后臺(tái)執(zhí)行任務(wù)的場景：

• Background Tasks：APP 在前臺(tái)時(shí)啟動(dòng)某項(xiàng)任務(wù)共螺，然后在未結(jié)束之前突然 切換到了后臺(tái)，那么 APP 可以在切換回調(diào)里使用某些 API 來繼續(xù)向系統(tǒng)請求一些時(shí)間來繼續(xù)完成這個(gè)任務(wù)情竹；完成之后通知系統(tǒng)藐不，之后系統(tǒng)會(huì)將 APP 掛起；
• Downloading：在后臺(tái)啟動(dòng)從網(wǎng)絡(luò)下載文件的任務(wù) – 對(duì)于文件下載秦效，iOS 有專門的機(jī)制雏蛮；
• Specific Backgournd Tasks：應(yīng)用需要在后臺(tái)一直執(zhí)行代碼；

這三種類型的后臺(tái)任務(wù)阱州，在實(shí)現(xiàn)時(shí)各有不同挑秉，下面來一一介紹。

Background Tasks

Apple 文檔建議苔货，如果要啟動(dòng)一個(gè)后臺(tái)任務(wù)（異步任務(wù)）犀概，可以使用 API beginBackgroundTaskWithExpirationHandler來指定，即使啟動(dòng)任務(wù)的時(shí)候夜惭，程序是處在前臺(tái)的姻灶，也沒有關(guān)系，當(dāng)位于前臺(tái)時(shí)诈茧，該方法請求得到的時(shí)間是DBL_MAX
产喉，也就是 double 數(shù)據(jù)類型最大值，你可以認(rèn)為是無限大，當(dāng)任務(wù)執(zhí)行過程中 APP 被切換到后臺(tái)時(shí)曾沈，任務(wù)還沒有完成尘颓，這個(gè)時(shí)間又會(huì)自動(dòng)調(diào)整為一個(gè)時(shí)間片段（具體多少我沒找到文檔說明，都是說可以通過backgroundTimeRemaining屬性得到）晦譬。需要注意的是， 這個(gè)方法是成對(duì)使用的互广，對(duì)于一個(gè)固定 task 敛腌，每次調(diào)用 beginBackgroundTaskWithExpirationHandler，都會(huì)產(chǎn)生一個(gè) token 值(UIBackgroundTaskIdentifier實(shí)際是個(gè)整型)惫皱，必須在任務(wù)執(zhí)行結(jié)束時(shí)像樊，調(diào)用 endBackgroundTask并傳遞這個(gè) token，來結(jié)束后臺(tái)任務(wù)旅敷。另外生棍，作為最佳實(shí)踐，都應(yīng)該傳遞一個(gè) 超時(shí) handler媳谁，以防申請到的時(shí)間片段內(nèi)涂滴，還是沒能完成任務(wù)的話，做最后的清理和標(biāo)注工作晴音！如果不傳的話柔纵，那么結(jié)果就是 iOS 直接 kill 掉你的APP，閃退咯锤躁，因?yàn)樗X得我們騙了它嘛搁料，哈哈。系羞。郭计。下面是一段在進(jìn)入后臺(tái)時(shí)啟動(dòng)異步任務(wù)的例子；

// 在某處定義一個(gè) token 變量
UIBackgroundTaskIdentifier _bgTaskToken;

// 進(jìn)入后臺(tái) 委派方法回調(diào) 
- (void)applicationDidEnterBackground:(UIApplication *)application
{
    _bgTaskToken = [application beginBackgroundTaskWithName:@"MyTask" expirationHandler:^{
        // 時(shí)間到了椒振，任務(wù)還沒完成昭伸，只能清理
        ...
        // 取消后臺(tái)任務(wù)
        [application endBackgroundTask:_bgTaskToken];
        _bgTaskToken = UIBackgroundTaskInvalid;
    }];
 
    // 異步啟動(dòng)任務(wù)，這樣不會(huì)阻塞 本委派方法回調(diào)
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        // 巴拉巴拉杠人，做自己的任務(wù)
        ...
        
        // 任務(wù)在時(shí)間限制內(nèi)結(jié)束啦勋乾，取消后臺(tái)任務(wù) 
        [application endBackgroundTask:_bgTaskToken];
        _bgTaskToken = UIBackgroundTaskInvalid;
    });
}

Background Downloading

這類后臺(tái)任務(wù)，必須使用 iOS 指定的機(jī)制才可以嗡善，那就是 NSURLSession辑莫。使用 NSURLSession 建立的下載任務(wù)，會(huì)被系統(tǒng)直接在另外一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)進(jìn)程里進(jìn)行管理罩引，不會(huì)因 APP 進(jìn)入后臺(tái)或掛起等而受到影響各吨，iOS 會(huì)統(tǒng)一管理所有的下載任務(wù)。并且，即使你的 APP 已經(jīng)掛掉啦揭蜒，下載任務(wù)還是會(huì)繼續(xù)横浑，等到下載完成啦，系統(tǒng)會(huì)喚起你的 APP 進(jìn)程屉更，并通知你徙融，但如果是用戶主動(dòng)殺掉的你的進(jìn)程，那么系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)取消下載任務(wù)瑰谜。具體使用方法：

• 1, 使用 NSURLSessionConfiguration類的 backgroundSessionConfigurationWithIdentifier方法創(chuàng)建一個(gè) NSURLSessionConfiguration 對(duì)象欺冀，參數(shù)為一個(gè)字串，作為一個(gè) token 萨脑，完成時(shí)會(huì)用到隐轩，不能為空或 nil；
• 2, 設(shè)置上一步創(chuàng)建出的對(duì)象的 sessionSendsLaunchEvents屬性為 YES渤早；
• 3, 如果開啟下載任務(wù)時(shí)职车，是位于前臺(tái)的，將 discretionary屬性也設(shè)置為 YES鹊杖；
• 4, 設(shè)置你需要的其他屬性值悴灵；
• 5，使用配置好的 NSURLSessionConfiguration對(duì)象骂蓖，作為參數(shù)称勋，創(chuàng)建 NSURLSession實(shí)例對(duì)象；
• 6涯竟，使用 NSURLSession開始下載task赡鲜，這個(gè)這里不細(xì)講啦，需要看 《URL Session Programming Guide》;

如果在下載完成之前庐船，你的APP已經(jīng)掛起或者死掉啦银酬，那么當(dāng)系統(tǒng)完成下載之后，系統(tǒng)會(huì)喚醒你的 APP筐钟，并回調(diào) 你的 app 委托方法 application:handleEventsForBackgroundURLSession:completionHandler:揩瞪，在這其中，參數(shù)會(huì)傳進(jìn)來一個(gè) token篓冲，這個(gè)就是你第一步里 傳入的 字符串李破，使用這個(gè) 字符串，再重新創(chuàng)建一個(gè) NSURLSessionConfiguration壹将，并進(jìn)行與開始任務(wù)之前一樣的配置嗤攻，那么就可以使用這些對(duì)象來獲取已經(jīng)完成的任務(wù)的詳細(xì)情況了。

Background Long-Running Tasks

在 iOS 里只有特定的一些應(yīng)用類型才會(huì)被允許可以在后臺(tái)一直運(yùn)行诽俯，APP 必須顯式的聲明一些特定權(quán)限妇菱，才可以在后臺(tái)進(jìn)行長時(shí)間運(yùn)行而不被掛起。一些應(yīng)用類型有 6 種：

• 需要在后臺(tái)播放音頻 – 如 Music Player；
• 需要在后臺(tái)錄音闯团；
• 在后臺(tái)時(shí)也需要不斷通知用戶位置變動(dòng)的辛臊，比如導(dǎo)航；
• 支持 VoIP 電話的 – 如 skype 網(wǎng)絡(luò)電話房交；
• 需要在后臺(tái)有規(guī)律的下載和處理網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容的彻舰；
• 在后臺(tái)有規(guī)律的從其他外設(shè)(第三方配件)獲取并更新數(shù)據(jù)的；

要實(shí)現(xiàn)這些類型服務(wù)的 APP候味，需要進(jìn)行專門的聲明淹遵，這樣系統(tǒng)才會(huì)采取相應(yīng)的操作。
先來看看怎么聲明负溪。

聲明后臺(tái)服務(wù)類型

通過 XCode 的 project setting 里就可以配置類型，選擇之后會(huì)自動(dòng) 在你 工程的 Info.plist 文件里 增加 UIBackgroundModes鍵值對(duì)济炎；一個(gè) APP 可以同時(shí)聲明多種支持的后臺(tái)長期任務(wù)類型川抡，在 XCode 里勾選上即可；下表給出了所有 在 XCode 可選的 類型 及 具體含義须尚；

Playing and Recording Background Audio

一些典型的應(yīng)用例子：

• 音樂播放軟件
• 錄音APP
• 支持 AirPlay 音視頻播放的APP
• 網(wǎng)絡(luò)通話軟件

當(dāng)你在 Info.plist 里聲明了 UIBackgroundModes為 audio的時(shí)候副硅，在后臺(tái)進(jìn)行 audio 的相關(guān)操作時(shí)，系統(tǒng) audio API 會(huì)自動(dòng)阻止系統(tǒng)將你的 APP 進(jìn)程掛起翅萤，所以不需要 APP 自己再進(jìn)行其他額外的處理想许，只需要處理自己的軟件邏輯即可。
【Note】：手機(jī)上是有可能會(huì)有多個(gè) APP 同時(shí)擁有后臺(tái) audio 操作權(quán)限的，這時(shí)候系統(tǒng)會(huì)根據(jù) 每個(gè) APP 開始操作音頻時(shí)的 audio session 配置來決定如何進(jìn)行操作流纹，而且你應(yīng)該非常小心的處理一些中斷事件糜烹，如來電，其他系統(tǒng)提示音等漱凝，這些都有相關(guān)的 API 和機(jī)制疮蹦，可以參考 《Audio Session Programming Guide》

Tracking the User’s Location

有三種方式來實(shí)現(xiàn) 位置的訪問：

• The significant-change location service（這也是官方推薦的方式）
• Foreground-only location services
• Background location services

前兩種都不需要在 Info.plist 里聲明 UIBackgroundModes，只有最后一種需要茸炒。
The significant-change location service愕乎，字面理解，就是只有位置有變化時(shí)才會(huì)發(fā)出通知壁公，有人說這個(gè)時(shí)機(jī)是依據(jù)基站感论，切換了基站時(shí)，就會(huì)發(fā)出一次通知紊册，所以頻率會(huì)受基站的密度影響比肄，所以市區(qū)更新頻率會(huì)比郊區(qū)高。但好處是這個(gè)服務(wù)不管你的 APP 是在前臺(tái)還是后臺(tái)囊陡，不管是否已經(jīng)被掛起芳绩，或已經(jīng)死掉了，他都會(huì)喚醒你的進(jìn)程進(jìn)行相應(yīng)處理撞反，所以應(yīng)該是最省電的妥色。
后兩種都是標(biāo)準(zhǔn)的定位服務(wù)，只不過一個(gè)只能工作在前臺(tái)遏片，而一個(gè)可以在后臺(tái)工作嘹害；【Note】：官方對(duì)于使用后臺(tái)定位服務(wù)的 APP 審核是非常嚴(yán)格的，所以使用時(shí)一定要小心吮便，并提供足夠的說明和解釋吼拥。
至于如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)定位 APP ，請看 《Location and Maps Programming Guide 》

Implementing a VoIP App

iOS8之前:
網(wǎng)絡(luò)通話軟件线衫，skype 就是其中一個(gè)凿可。這樣的軟件使用 internet 連接來進(jìn)行語音通話，為了提供健全的電話功能授账，這類軟件必須一直保持一個(gè)長期的網(wǎng)絡(luò)連接枯跑，以便監(jiān)聽到來電。實(shí)現(xiàn)類似的功能白热，APP 自己并非一直在后臺(tái)不被掛起敛助，而是交由系統(tǒng)監(jiān)聽 網(wǎng)絡(luò)連接，有數(shù)據(jù)進(jìn)來時(shí)屋确，系統(tǒng)會(huì)喚醒 APP纳击，并將 socket 轉(zhuǎn)交給 APP 進(jìn)行處理续扔；大致步驟：
在 Info.plist 里進(jìn)行UIBackgroundModes配置；

• 配置一個(gè) socket 連接用于 VoIP焕数；
• 在進(jìn)入后臺(tái)時(shí)纱昧，調(diào)用 setKeepAliveTimeout:handler:
• 方法傳遞一個(gè)回調(diào)，用來處理事件堡赔；
• 配置要使用到的 audio session识脆；

【Note】：貌似對(duì)于 VoIP 的實(shí)現(xiàn)， iOS 8 有變化善已，改為使用 remote notification 的方式來做啦灼捂，誰說 iOS 沒有碎片化的啊，有换团！具體實(shí)現(xiàn)請參考 Tips for Developing a VoIP App 簡單說就是服務(wù)器發(fā)個(gè)特殊的通知,系統(tǒng)喚醒a(bǔ)pp來處理,連socket都不用保留了.

Downloading Newsstand Content in the Background

雜志應(yīng)用悉稠，居然還有專門的處理。但我看介紹艘包，跟前面講解的 后臺(tái)下載文件沒啥區(qū)別暗拿汀！辑甜！另外好像也是用 通知推送 觸發(fā)啊。About Newsstand Kit Framework

Communicating with an External Accessory

外設(shè)設(shè)備有很多袍冷，比如一些心率監(jiān)控器磷醋，會(huì)在必要的時(shí)候向手機(jī)推送數(shù)據(jù)。聲明了UIBackgroundModes為 external-accessory 后胡诗，系統(tǒng)就不會(huì)主動(dòng)關(guān)閉 APP 與 外設(shè)之間的連接邓线，而是替 APP 監(jiān)視這個(gè)連接，但有數(shù)據(jù)過來時(shí)煌恢，會(huì)喚醒 APP 進(jìn)行處理骇陈，每次喚醒 APP 只有 10 S鐘時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，所以應(yīng)當(dāng)越快越好瑰抵，萬不得已你雌，如果10S不夠，需要使用 beginBackgroundTaskWithExpirationHandler:方法再申請一段時(shí)間進(jìn)行處理二汛；
【Note】：Apple 要求此類應(yīng)用 需要提供一個(gè) 開啟 和 關(guān)閉 連接的界面供用戶使用婿崭；

Communicating with a Bluetooth Accessory

類似上一節(jié)的 配件，如果心率監(jiān)控器跟 手機(jī)之間使用的連接方式是藍(lán)牙肴颊，那么就一模一樣啦氓栈，連 喚醒的時(shí)間限制都一樣，都是 10 S
Ｐ鲎拧Ｊ谑荨醋界！略啦。提完。形纺。

Fetching Small Amounts of Content Opportunistically

有人依靠這種手段來實(shí)現(xiàn)后臺(tái)永存，但現(xiàn)在不好使啦氯葬，除非你是真的每次都在下載東西挡篓，而且每次時(shí)間都很短。用戶的流量啊帚称。因?yàn)槁暶髁诉@個(gè) mode 之后官研，并不保證 系統(tǒng)一定會(huì)給你分配時(shí)間來執(zhí)行后臺(tái)任務(wù)，因?yàn)樗约河幸惶走壿嫶扯茫绻憬?jīng)常性喚醒戏羽，但卻每次都耗時(shí)很久，又沒有做從網(wǎng)絡(luò)下載東西的操作楼吃，那么以后你被分配給喚醒的幾率就會(huì)越來越小始花。另外還有審核！：⑽？嵯！
正常情況下躬窜，聲明了這個(gè)類型之后浇垦，系統(tǒng)在你的 APP 進(jìn)入后臺(tái)后，會(huì)間隔性的給機(jī)會(huì)將你的 APP 喚醒荣挨，并回調(diào)你的 委托方法 application:performFetchWithCompletionHandler:男韧，你需要在這個(gè)回調(diào)里檢查是否有新內(nèi)容可用，如果有默垄，就開啟后臺(tái)下載此虑，推薦使用 NSURLSession來建立，下載完成后口锭，你必須調(diào)用這個(gè)方法出入 的 completionHandler并傳入一個(gè) 整型值 來表示 你的處理是否正常朦前，UI是否已經(jīng)更新，讓系統(tǒng)來決定更新 snapshot等鹃操；

Using Push Notifications to Initiate a Download

這個(gè)方式况既，是你的應(yīng)用中包含通知功能時(shí)，你在服務(wù)端推送的通知內(nèi)容里加入 鍵值對(duì) content-available= 1组民，那么 手機(jī)收到這個(gè)通知后棒仍，會(huì)自動(dòng)啟動(dòng) APP 到后臺(tái)，或 喚醒（依舊保持后臺(tái)執(zhí)行）臭胜，并回調(diào) 委托方法 application:didReceiveRemoteNotification:fetchCompletionHandler:莫其，在這個(gè)方法里進(jìn)行內(nèi)容下載癞尚。
【Note】：需要服務(wù)端推送配合

哪些情況系統(tǒng)會(huì)喚醒掛起進(jìn)程

當(dāng)一些特定事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)會(huì)喚醒已經(jīng)被掛起的進(jìn)程乱陡，轉(zhuǎn)換到后臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)浇揩，這些事件針對(duì)不同類型的APP 有所不同：

location apps

• 系統(tǒng)產(chǎn)生了符合 APP 配置的定位要求的位置更新；
• 設(shè)備進(jìn)入或離開了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)注冊的區(qū)域憨颠，你可以理解為基站胳徽；

audio apps

• audio framework 需要 app 處理數(shù)據(jù)的時(shí)候–任何 播放、錄制爽彤；

Bluetooth apps

• 當(dāng)手機(jī)扮演中心設(shè)備時(shí)养盗，收到了其他藍(lán)牙設(shè)備發(fā)來的數(shù)據(jù)；
• 當(dāng)手機(jī)扮演外圍設(shè)備時(shí)适篙，收到了藍(lán)牙服務(wù)端發(fā)來的數(shù)據(jù)往核；

background download apps

• 本應(yīng)用的一個(gè)包含 content-available= 1的推送通知到達(dá)了手機(jī)；
  background fetch 類型嚷节，系統(tǒng)給予了 APP 喚醒的機(jī)會(huì)聂儒；
• 使用 NSURLSession進(jìn)行后臺(tái)下載的APP，在下載過程完成或出現(xiàn)問題時(shí)硫痰，系統(tǒng)會(huì)主動(dòng)喚醒對(duì)應(yīng) APP衩婚；
• 雜志應(yīng)用，下載完成時(shí)喚醒 APP效斑；

【Note】：絕大多數(shù)情況下非春，系統(tǒng)不會(huì)重啟被用戶手動(dòng)強(qiáng)制關(guān)閉的 APP，但在 iOS 8 之后鳍悠， location apps 是個(gè)例外税娜。其他的所有被用戶手動(dòng)強(qiáng)制關(guān)閉的APP 都不會(huì)被系統(tǒng)主動(dòng)喚起坐搔，直到 用戶再次 主動(dòng)啟動(dòng)這個(gè) APP藏研，或者手機(jī)重啟并在用戶輸入了解鎖密碼之后才會(huì)恢復(fù)機(jī)制。

做一個(gè)盡責(zé)的后臺(tái)APP

• Apple 教育我們概行，如果你要實(shí)現(xiàn)一個(gè)后臺(tái) APP蠢挡，應(yīng)該做一個(gè)有責(zé)任的APP，不要亂搞凳忙，哈哈业踏。
• 不要在后臺(tái)調(diào)用任何 OpenGL ES 接口，在進(jìn)入后臺(tái)之前也要保證這些調(diào)用都已結(jié)束涧卵，否則你的 APP 將直接被 kill勤家；
• 取消所有 Bonjour相關(guān)的操作，還不清楚這個(gè)是啥東西柳恐，不過 Apple 說即使你不取消伐脖，它在把你掛起之前也會(huì)都給你取消热幔；
• 如果有網(wǎng)絡(luò)操作，做好容錯(cuò)處理讼庇；
• 保存 APP 狀態(tài)绎巨，進(jìn)入后臺(tái)前持久化一些數(shù)據(jù)，以便恢復(fù)蠕啄；
• 盡可能多的釋放內(nèi)存场勤，尤其是強(qiáng)引用；
• 停止使用共享的系統(tǒng)資源歼跟，比如 電話本和媳，日歷等，進(jìn)入后臺(tái)前嘹承，release他們窗价；
• 不要在后臺(tái)進(jìn)行 UI 的更新操作；
• 做好對(duì)外設(shè)配件的 連接 和斷開 事件的響應(yīng)叹卷；這個(gè)是 外設(shè)編程的機(jī)制啦撼港，需要 參考 External Accessory Programming Topics ；
• 關(guān)閉彈出窗口和彈出菜單等骤竹；
• 移除窗口上的一些敏感信息帝牡；
• 在后臺(tái)的執(zhí)行盡可能小的任務(wù)；

最后蒙揣， Apple 建議能不后臺(tái)就不后臺(tái)靶溜，那當(dāng)然。懒震。罩息。

Reference

[1] App Programming Guide for iOS - Background Execution