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Background Execution in iOS

深入理解代替单纯记忆

本文写于2022年07月01日，此时iOS最新版本是15

历史

  • iOS 4(WWDC 2010)首次引入multitasking的概念
  • iOS 7(WWDC 2013)调整了后台任务的执行策略，同时这才是真正的后台多任务
  • iOS 13(WWDC 2019)引入了新的Framework--Background Tasks

iOS 7之前

此时的后台任务功能还很单一，比如通过beginBackgroundTaskWithExpirationHandler 方法也只能在后台执行短暂的任务，如果任务一直不完成会被系统自动挂起或杀死

仅支持如下几种后台任务

  • Background Task Completion
    • 通过- (UIBackgroundTaskIdentifier)beginBackgroundTaskWithExpirationHandler:(void (^)(void))handler;方法可以后台执行代码
  • Background Audio
  • 后台持续接收定位信息更新--Location updates
  • Voice over IP，IP电话服务，也是持续的，就是前几年流行的网络免费电话
  • Newsstand，后台更新杂志信息。iOS 13之后已经废弃，建议改用Remote Notification完成

参考

iOS 7

Background Task changs

自iOS 7开始，后台执行任务从策略上进行了一次大的调整，该小节简述整个后台任务的核心策略思想（注意：此时Background Task并不是一个框架或者一个专有名词）

  • iOS 7之前，进入后台后，App会保持一定的时间仍在运行
  • iOS 7之后，进入后台后，App将会很快让App进行休眠，回收网络等资源，尽可能节省电量。但为了能够完成BackgroundTask，会在更合适的时机（比如下次系统应用Email尝试后台拉取邮件时）尝试给我们App的BackgroundTask资源和时间来执行任务

下图展示这个改变

如果在后台任务中，要执行网络传输工作的话，建议使用新引入的NSURLSession的background session。该部分后面会提到

Background Fetch

  • 系统提供了一个新的API，支持在后台拉取数据，并且可以更新UI
  • 这一特性很适合用于内容消费类型的App
    • 传统的内容刷新可能是有个定时器，在每次用户从后台切换到前台时检查是否刷新
    • 刷新时用户需要等待
    • 其实刷新时机可以使用该特性进行提前，这样下次用户进入App时，内容就自动刷新了
  • 对于Social Media、Weather、News、Finance、Blog类型App比较合适
  • 系统会通过学习用户使用手机的习惯，在合适的时机执行BackgroundFetch逻辑

How to use Background Fetch

  1. select Background Fetch Mode in project setting
  2. set minmum background fetch interval
    • application.setMinimumBackgroundFetchInterval(UIApplication.backgroundFetchIntervalMinimum)
    • 默认值是UIApplication.backgroundFetchIntervalNever，表示不开启Background Fetch
    • 在AppDelegate的didFinishLaunch中调用即可
    • 该数值只是给系统的一个参考值，真正的执行Background Fetch的间隔由系统决定
  3. implement AppDelegate中的func application(_ application: UIApplication, performFetchWithCompletionHandler completionHandler: @escaping (UIBackgroundFetchResult) -> Void)
    • 就是核心的数据获取和UI更新逻辑
    • 任务结束后要执行一些completion告知系统，以使得系统尽快回收资源

How to debug Background Fetch

因为Background Fetch由系统管理，调试问题不可忽视。苹果提供了两种方法

  1. 可以修改the option of target's scheme，开启Background Fetch，则启动App后将会执行Background Fetch逻辑
  2. Xcode的debug菜单中可以模拟一次Background Fetch

Remote Notification

也是新增的一个特性

  • 支持当有远程推送到达时，系统将应用启动，进入后台，并执行一些逻辑
  • 同时也可以支持silent remote notification
    • App会收到推送事件，也会进入后台执行逻辑，但并不会有推送信息告知用户
    • 此时apns消息中需要移除alert字段

silent remote notification的发送频率是受系统限制的，不能太频繁

应用场景

场景1：TV App下载Video

  1. App通过silent remote notification在后台下载video
  2. 下载ok后发送local notification告知用户
  3. 用户打开App直接观看

Backround Fetch vs Remote Notification

Background Transfer service

  • 其实就是NSURLSession提供了一个专门用于后台下载的类型
  • 使用上和Background Fetch、Remote Notification挺像
  • 也可以与其他的后台技术配合使用

Background Tasks

WWDC2019中引入了执行后台任务（Background execution）的新框架BackgroundTasks

  • 引入新框架原因大概是，之前后台任务的API比较离散，使用起来不够统一
  • BackgroundTasks则是对不同的后台任务进行了梳理分类，统一了统一的API和使用套路

  • 整体上分为两类任务：BGAppRefreshTask和BGProcessingTask
    • BGAppRefreshTask是指那些需要获取数据刷新UI的
    • BGProcessingTask倾向于数据清理等操作
    • 新增了与BGProcessingTask对应的Background Mode
    • 对于BGAppRefreshTask，还是使用原来的Background fetch mode即可
  • 工作流程大致如此
    1. 向BGTaskScheduler注册一个task，提供具体的任务逻辑
    2. 在合适的时机（一般是进入后台时），创建一个TaskRequest，提交到BGTaskScheduler
    3. BGTaskScheduler便会根据用户使用手机的习惯，在合适的位置执行这些任务

其他

其实我们在Xcode的配置中能发现，还有几个Background mode本文并未提及，这是因为与Background execution的关联不是太大，或者分散在了其他Framework中了。

此处做简要介绍

  • Picture in Picture，翻译为画中画，是一个可以让视频以悬浮窗形式，离开App在Home页也播放的特性

Q&A

  1. iOS开发中支持的后台任务，与iPhone系统设置中的Background App Refresh区别是什么
    • 经过简单的测试发现，在代码中开启BackgroundModes中的Background fetch、Remote notification或Background processing时，系统设置中就会出现该App对应的Background App Refresh选项了
    • 所以Background App Refresh的意思应该是指那些可能在后台执行任务的总开关

参考