后臺任務分類

首先 Apple 官方為我們界定了 3 類后臺執行任務的場景：

• 正常：APP切換到后臺有5秒時間
• 短時任務 Background Tasks：APP 在前臺時啟動某項任務，然后在未結束之前突然 切換到了后臺，那么 APP 可以在切換回調里使用某些 API 來繼續向系統請求一些時間來繼續完成這個任務；完成之后通知系統，之后系統會將 APP 掛起；
• 長時任務 Specific Backgournd Tasks：應用需要在后臺一直執行代碼；
• 下載 Downloading：在后臺啟動從網絡下載文件的任務 – 對于文件下載，iOS 有專門的機制；

Background Tasks

Apple 文檔建議，如果要啟動一個后臺任務（異步任務），可以使用 API beginBackgroundTaskWithExpirationHandler來指定，即使啟動任務的時候，程序是處在前臺的，也沒有關系，當位于前臺時，該方法請求得到的時間是DBL_MAX，也就是 double 數據類型最大值，你可以認為是無限大，當任務執行過程中 APP 被切換到后臺時，任務還沒有完成，這個時間又會自動調整為一個時間片段（具體多少我沒找到文檔說明，都是說可以通過backgroundTimeRemaining 屬性得到）。需要注意的是， 這個方法是成對使用的，對于一個固定 task ，每次調用 beginBackgroundTaskWithExpirationHandler，都會產生一個 token 值(UIBackgroundTaskIdentifier 實際是個整型)，必須在任務執行結束時，調用 endBackgroundTask 并傳遞這個 token，來結束后臺任務。另外，作為最佳實踐，都應該傳遞一個 超時 handler，以防申請到的時間片段內，還是沒能完成任務的話，做最后的清理和標注工作！如果不傳的話，那么結果就是 iOS 直接 kill 掉你的APP，閃退咯，因為它覺得我們騙了它嘛，哈哈。。。
下面是一段在進入后臺時啟動異步任務的例子；

// 在某處定義一個 token 變量 UIBackgroundTaskIdentifier _bgTaskToken;// 進入后臺 委派方法回調 1. (void)applicationDidEnterBackground:(UIApplication *)application {_bgTaskToken = [application beginBackgroundTaskWithName:@"MyTask" expirationHandler:^{// 時間到了，任務還沒完成，只能清理...// 取消后臺任務[application endBackgroundTask:_bgTaskToken];_bgTaskToken = UIBackgroundTaskInvalid;}];// 異步啟動任務，這樣不會阻塞 本委派方法回調dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{// 巴拉巴拉，做自己的任務...// 任務在時間限制內結束啦，取消后臺任務 [application endBackgroundTask:_bgTaskToken];_bgTaskToken = UIBackgroundTaskInvalid;}); }

Background Downloading

這類后臺任務，必須使用 iOS 指定的機制才可以，那就是 NSURLSession。使用 NSURLSession 建立的下載任務，會被系統直接在另外一個獨立的系統進程里進行管理，不會因 APP 進入后臺或掛起等而受到影響，iOS 會統一管理所有的下載任務。并且，即使你的 APP 已經掛掉啦，下載任務還是會繼續，等到下載完成啦，系統會喚起你的 APP 進程，并通知你，但如果是用戶主動殺掉的你的進程，那么系統會自動取消下載任務。
具體使用方法：

使用 NSURLSessionConfiguration 類的 backgroundSessionConfigurationWithIdentifier 方法創建一個 NSURLSessionConfiguration 對象，參數為一個字符串，作為一個 token ，完成時會用到，不能為空或 nil；

設置上一步創建出的對象的 sessionSendsLaunchEvents 屬性為 YES；

如果開啟下載任務時，是位于前臺的，將 discretionary 屬性也設置為 YES；

設置你需要的其他屬性值；

使用配置好的 NSURLSessionConfiguration 對象，作為參數，創建 NSURLSession 實例對象；

使用 NSURLSession 開始下載task，這個這里不細講啦，需要看 《URL Session Programming Guide》 ;

如果在下載完成之前，你的APP已經掛起或者死掉啦，那么當系統完成下載之后，系統會喚醒你的 APP，并回調 你的 app 委托方法 application:handleEventsForBackgroundURLSession:completionHandler:，在這其中，參數會傳進來一個 token，這個就是你第一步里 傳入的 字符串，使用這個 字符串，再重新創建一個 NSURLSessionConfiguration，并進行與開始任務之前一樣的配置，那么就可以使用這些對象來獲取已經完成的任務的詳細情況了。

Background Long-Running Tasks

在 iOS 里只有特定的一些應用類型才會被允許可以在后臺一直運行，APP 必須顯式的聲明一些特定權限，才可以在后臺進行長時間運行而不被掛起。
一些應用類型有 6 種：

• 需要在后臺播放音頻 – 如 Music Player；
• 需要在后臺錄音；
• 在后臺時也需要不斷通知用戶位置變動的，比如導航；
• 支持 VoIP 電話的 – 如 skype 網絡電話；
• 需要在后臺有規律的下載和處理網絡內容的；
• 在后臺有規律的從其他外設(第三方配件)獲取并更新數據的；

要實現這些類型服務的 APP，需要進行專門的聲明，這樣系統才會采取相應的操作。

先來看看怎么聲明

聲明后臺服務類型

通過 XCode 的 project setting 里就可以配置類型，選擇之后會自動 在你 工程的 Info.plist 文件里 增加 UIBackgroundModes 鍵值對；一個 APP 可以同時聲明多種支持的后臺長期任務類型，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；

Xcode background modeUIBackgroundModes 值描述

Audio and AirPlay	audio	應用可以在后臺播放或錄制音頻，包括 Apple 自家的 AirPlay 流媒體音視頻；對于錄制，需要在APP 第一次運行時，用戶授予權限才可進行。
Location updates	location	APP 不斷更新 GPS 位置信息，并通知給用戶，即使 APP 處于后臺
Voice over IP	voip	APP 提供通過網絡連接來打電話的功能
Newsstand downloads	newsstand-content	雜志應用，可以在后臺下載雜志并處理
External accessory communication	external-accessory	一些外設控制 APP， 比如一些控制 第三方 MFI 配件的應用，聲明這種 類型，可以讓APP 在后臺不斷的與 外設進行溝通
Uses Bluetooth LE accessories	bluetooth-central	iPhone 作為藍牙中心設備使用，也就是做為 server；需要在后臺不斷更新藍牙狀態的
Acts as a Bluetooth LE accessory	bluetooth-peripheral	iPhone 作為藍牙外圍設備使用，也就是做 client，需要在后臺不斷的訪問其他藍牙設備獲取數據的
Background fetch	fetch	APP 需要在后臺不斷地 頻繁有規律的從網絡獲取數據
Remote notifications	remote-notification	APP 先在后臺關注某個 push 推送，但這個 push 推送到達的時候，及時在后臺開始對應的下載任務，以盡可能減少用戶直接點開 通知 后 查看內容的等待時間

Playing and Recording Background Audio

一些典型的應用例子：

• 音樂播放軟件
• 錄音APP
• 支持 AirPlay 音視頻播放的APP
• 網絡通話軟件

當你在 Info.plist 里聲明了 UIBackgroundModes 為 audio 的時候，在后臺進行 audio 的相關操作時，系統 audio API 會自動阻止系統將你的 APP 進程掛起，所以不需要 APP 自己再進行其他額外的處理，只需要處理自己的軟件邏輯即可。

【Note】：手機上是有可能會有多個 APP 同時擁有后臺 audio 操作權限的，這時候系統會根據 每個 APP 開始操作音頻時的 audio session 配置來決定如何進行操作，而且你應該非常小心的處理一些中斷事件，如來電，其他系統提示音等，這些都有相關的 API 和機制，可以參考 《Audio Session Programming Guide》

Tracking the User’s Location

有三種方式來實現 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。

The significant-change location service ，字面理解，就是只有位置有變化時才會發出通知，有人說這個時機是依據基站，切換了基站時，就會發出一次通知，所以頻率會受基站的密度影響，所以市區更新頻率會比郊區高。但好處 是這個服務不管你的 APP 是在前臺還是后臺，不管是否已經被掛起，或已經死掉了，他都會喚醒你的進程進行相應處理，所以應該是最省電的。

后兩種都是標準的定位服務，只不過一個只能工作在前臺，而一個可以在后臺工作；
【Note】：官方對于使用后臺定位服務的 APP 審核是非常嚴格的，所以使用時一定要小心，并提供足夠的說明和解釋。

至于如何實現一個定位 APP ，請看 《Location and Maps Programming Guide 》

Implementing a VoIP App

網絡通話軟件，skype 就是其中一個。這樣的軟件使用 internet 連接來進行語音通話，為了提供健全的電話功能，這類軟件必須一直保持一個長期的網絡連接，以便監聽到來電。實現類似的功能，APP 自己并非一直在后臺不被掛起，而是交由系統監聽 網絡連接，有數據進來時，系統會喚醒 APP，并將 socket 轉交給 APP 進行處理；
大致步驟：

• 在 Info.plist 里進行UIBackgroundModes配置；
• 配置一個 socket 連接用于 VoIP；
• 在進入后臺時，調用 setKeepAliveTimeout:handler:方法傳遞一個回調，用來處理事件；
• 配置要使用到的 audio session；

【Note】：貌似對于 VoIP 的實現， iOS 8 有變化，改為使用 remote notification 的方式來做啦，誰說 iOS 沒有碎片化的啊，有！具體實現請參考 Tips for Developing a VoIP App

Downloading Newsstand Content in the Background

雜志應用，居然還有專門的處理。但我看介紹，跟前面講解的 后臺下載文件沒啥區別啊！！另外好像也是用 通知推送 觸發啊。About Newsstand Kit Framework

Communicating with an External Accessory

外設設備有很多，比如一些心率監控器，會在必要的時候向手機推送數據。聲明了UIBackgroundModes 為 external-accessory 后，系統就不會主動關閉 APP 與 外設之間的連接，而是替 APP 監視這個連接，但有數據過來時，會喚醒 APP 進行處理，每次喚醒 APP 只有 10 S 種時間進行數據處理，所以應當越快越好，萬不得已，如果10S不夠，需要使用 beginBackgroundTaskWithExpirationHandler: 方法再申請一段時間進行處理；
【Note】：Apple 要求此類應用 需要提供一個 開啟 和 關閉 連接的界面供用戶使用

Communicating with a Bluetooth Accessory

類似上一節的 配件，如果心率監控器跟 手機之間使用的連接方式是藍牙，那么就一模一樣啦，連 喚醒的時間限制都一樣，都是 10 S！！！略啦。。。

Fetching Small Amounts of Content Opportunistically

有人依靠這種手段來實現后臺永存，但現在不好使啦，除非你是真的每次都在下載東西，而且每次時間都很短。用戶的流量啊。因為聲明了這個 mode 之后，并不保證 系統一定會給你分配時間來執行后臺任務，因為它自己有一套邏輯，如果你經常性喚醒，但卻每次都耗時很久，又沒有做從網絡下載東西的操作，那么以后你被分配給喚醒的幾率就會越來越小。另外還有審核！！！！

正常情況下，聲明了這個類型之后，系統在你的 APP 進入后臺后，會間隔性的給機會將你的 APP 喚醒，并回調你的 委托方法 application:performFetchWithCompletionHandler:，你需要在這個回調里檢查是否有新內容可用，如果有，就開啟后臺下載，推薦使用 NSURLSession 來建立，下載完成后，你必須調用這個方法出入 的 completionHandler 并傳入一個 整型值 來表示 你的處理是否正常，UI是否已經更新，讓系統來決定更新 snapshot等；

Using Push Notifications to Initiate a Download

這個方式，是你的應用中包含通知功能時，你在服務端推送的通知內容里加入 鍵值對 content-available = 1 ，那么 手機收到這個通知后，會自動啟動 APP 到后臺，或 喚醒（依舊保持后臺執行），并回調 委托方法 application:didReceiveRemoteNotification:fetchCompletionHandler: ，在這個方法里進行內容下載。

【Note】：需要服務端推送配合

哪些情況系統會喚醒掛起進程

當一些特定事件發生時，系統會喚醒已經被掛起的進程，轉換到后臺運行狀態，這些事件針對不同類型的APP 有所不同：

location apps

• 系統產生了符合 APP 配置的定位要求的位置更新；
• 設備進入或離開了一個網絡注冊的區域，你可以理解為基站；

audio apps

• audio framework 需要 app 處理數據的時候–任何 播放、錄制；

Bluetooth apps

• 當手機扮演中心設備時，收到了其他藍牙設備發來的數據；
• 當手機扮演外圍設備時，收到了藍牙服務端發來的數據；

background download apps

• 本應用的一個包含 content-available = 1 的推送通知到達了手機；
• background fetch 類型，系統給予了 APP 喚醒的機會；
• 使用 NSURLSession 進行后臺下載的APP，在下載過程完成或出現問題時，系統會主動喚醒對應 APP；
• 雜志應用，下載完成時喚醒 APP；

【Note】：絕大多數情況下，系統不會重啟被用戶手動強制關閉的 APP，但在 iOS 8 之后， location apps 是個例外。其他的所有被用戶手動強制關閉的APP 都不會被系統主動喚起，直到 用戶再次 主動啟動這個 APP，或者手機重啟并在用戶輸入了解鎖密碼之后才會恢復機制。

做一個盡責的后臺APP

Apple 教育我們，如果你要實現一個后臺 APP，應該做一個有責任的APP，不要亂搞，哈哈。

• 不要在后臺調用任何 OpenGL ES 接口，在進入后臺之前也要保證這些調用都已結束，否則你的 APP 將直接被 kill；
• 取消所有 Bonjour 相關的操作，還不清楚這個是啥東西，不過 Apple 說即使你不取消，它在把你掛起之前也會都給你取消；
• 如果有網絡操作，做好容錯處理；
• 保存 APP 狀態，進入后臺前持久化一些數據，以便恢復；
• 盡可能多的釋放內存，尤其是強引用；
• 停止使用共享的系統資源，比如 電話本，日歷等，進入后臺前，release他們；
• 不要在后臺進行 UI 的更新操作；
• 做好對外設配件的 連接 和斷開 事件的響應；這個是 外設編程的機制啦，需要 參考 External Accessory Programming Topics ；
• 關閉彈出窗口和彈出菜單等；
• 移除窗口上的一些敏感信息；
• 在后臺的執行盡可能小的任務；
  最后， Apple 建議能不后臺就不后臺，那當然。。。

總結

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