iOS-Background Execution

一般情况下，App切到后台后，会被挂起。

对于，需要在后台持续运行的App，包含以下几类:

Executing Finite-Length Tasks

App如果在被切到后台时，正在执行一个任务，需要一些额外的时间来完成，可以通过以下两个方法来创建BackgroundTask：

beginBackgroundTaskWithName:expirationHandler:
beginBackgroundTaskWithExpirationHandler:

创建BackgroundTask时，系统暂时不会挂起App，在结束BackgroundTask时，需要调用：

endBackgroundTask:

如果没有成功调用endBackgroundTask，将会导致App被终止。如果设置了ExpirationHandler，则系统会调用该handle，给最后一次机会调用endBackgroundTask，避免App被终止。

例子如下：

- (void)applicationDidEnterBackground:(UIApplication *)application
{
    bgTask = [application beginBackgroundTaskWithName:@"MyTask" expirationHandler:^{
        // Clean up any unfinished task business by marking where you
        // stopped or ending the task outright.
        [application endBackgroundTask:bgTask];
        bgTask = UIBackgroundTaskInvalid;
    }];
 
    // Start the long-running task and return immediately.
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
 
        // Do the work associated with the task, preferably in chunks.
 
        [application endBackgroundTask:bgTask];
        bgTask = UIBackgroundTaskInvalid;
    });
}

如果需要知道还剩下多少时间可以运行，调用:

[[UIApplication application] backgroundTimeRemaining]

在iOS 10系统实际测试中，发现，即使bgTask被终止了，App依然不会被终止，且依然可以执行：

- (void)applicationDidEnterBackground:(UIApplication *)application
{
    UIBackgroundTaskIdentifier bgTask = [application beginBackgroundTaskWithName:@"MyTask" expirationHandler:^{
        NSLog(@"Game Over..");
        [application endBackgroundTask:bgTask];
    }];
 	dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        while(true){
            NSLog(@"Still Exist, Remain: %lf", [application backgroundTimeRemaining]);
            [NSThread sleepForTimeInterval:1.0];
        }
    });
}

日志为：

Still Exist, Remain: 179.988507
Still Exist, Remain: 178.914609
...
Still Exist, Remain: 5.492562
Game Over..
Can't endBackgroundTask: no background task exists with identifier 766972502f797261, or it may have already been ended. Break in UIApplicationEndBackgroundTaskError() to debug.
...
Still Exist, Remain: 0.198337
Still Exist, Remain: 0.000000
Still Exist, Remain: 0.000000
...

从日志来看，可执行的时间为180秒，即3分钟，过了3分钟，bg即被终止，但是，while循环依然可以执行，这可能是Bug，但是App倒是可以利用这一点做很多事情，例如保持Socket不会被挂起。

Downloading Content in the Background

对于需要在后台持续下载内容的App,应该使用NSURLSession，在切到后台时，系统会将NSURLSession单独划分到一个进程中，并且通知App下载的状态。流程如下：

一旦设置完成，NSURLSession对象将被系统接管：

如果任务完成时，app任然处于运行中(foreground或background状态)，则:

NSURLSession对象会调用回调:

application:handleEventsForBackgroundURLSession:completionHandler:

在回调中，沿用之前的configuration，创建新的NSURLSessionConfiguration和NSURLSession对象，系统会自动将其与之前的Session对象连接在一起。

如果NSURLSession在下载过程中，App被终止了，则：

系统会继续其下载，在下载完成时，如果sessionSendsLaunchEvents为YES，则拉起App。如果需要进行权限验证或者任务相关的事件需要App支持时，系统也会拉起App。

如果用户手动终止了App，则：

该App所有在等待的Tasks将被取消。

Implementing Long-Running Tasks

对于需要长时间后台运行的App，需要声明相应的权限，包含以下类型：

• 后台播放音乐;
• 后台录音;
• 后台定位;
• VoIP;
• 下载和处理内容;
• 接收外部设备连接的更新;

声明支持的后台任务类型

设置Info.plist文件的UIBackgroundModes属性：

Xcode background mode	UIBackgroundModes value	Description
Audio and AirPlay	audio	后台播放或录制音乐(包含通过AirPlay的流媒体)
Location updates	location	后台定位
Voice over IP	voip	后台通话
Newsstand downloads	Newsstand	后台下载杂志或者报纸内容
External accessory communication	external-accessory	与硬件设备进行交互
Uses Bluetooth LE accessories	bluetooth-central	与蓝牙设备进行交互
Acts as a Bluetooth LE accessory	bluetooth-peripheral	通过peripheral模式进行蓝牙交互
Background fetch	fetch	从网络下载以及处理较小的内容
Remote notifications	remote-notification	在接收到推送时，App需要开始下载内容

Tracking the User’s Location

后台定位包含三种类型：

(1)Significant-Change Location Service

对于不需要精度定位数据的App，例如社交类或者新闻类，Significant-Change已经满足使用了。当定位刷新时，系统会将自动将App拉起。注意，Significant-Change只对包含蜂窝电波的设备有效。

(2)Foreground-Only Location Services

获取标准的定位数据，只在Foreground有效。

(3)Background Location Service

获取标准的定位数据，在Background时也有效。

Playing and Recording Background Audio

对于后台播放音乐的App，在后台时，如果在播放音乐，将不会被挂起，而一旦停止播放，会被系统挂起。对于多个App同时在后台播放音乐时，系统会根据Audio Session来管理音频焦点。

Implementing a VoIP App

对于支持VoIP的App，需要一直保持与服务器的联系，系统会挂起App，同时接管其Socket的状态，如果有流量进来，则唤醒App，并将Socket的控制交还给App。

配置VoIP流程如下：

• 设置UIBackgroundModes包含voip字段;
• 配置一个Socket用于VoIP;
• 在切换到后台时，调用setKeepAliveTimeout:handler:方法以使handler周期性运行，并在handler中管理其与服务器的联系;
• 在使用和结束使用时，管理好Audio Session。

Fetching Small Amounts of Content Opportunistically

对于需要周期性检查内容更新的App，可以设置UIBackgroundModes包含fetch字段，但这并不能保证系统一定会给予App时间去执行后台任务，只有在系统判断时机合适时，才会在后台唤醒或者拉起App，并调用回调：

application:performFetchWithCompletionHandler:

在该回调中，可以检查内容是否需要更新，并在更新完成后，调用CompletionHandler来通知系统。对于，下载更新内容越少和越精确的App，将比耗时和并没有下载内容的App，更可能被系统给予时间。在下载内容时，推荐使用NSURLSession来管理下载。

Using Push Notifications to Initiate a Download

对于接受到推送时，需要进行内容下载更新的App，设置UIBackgroundModes包含remote-notification字段，且推送的content-available的属性必须设置为1，此时，系统会在后台唤醒或拉起App，并调用回调：

application:didReceiveRemoteNotification:fetchCompletionHandler:

Downloading Newsstand Content in the Background

对于Newsstand类型的App，可以注册在后台下载咋着或者新闻内容，设置UIBackgroundModes包含newsstand-content字段，通过Newsstand Kit framework创建一个Download，系统会接管这个下载过程，即使App被挂起或者终止，系统会继续下载。当下载完成或者下载出现异常时，系统会发出通知来后台唤醒App以便处理。

Communicating with an External Accessory

与外部设备进行交互的App可以注册，在外部设备分发事件时，App被唤醒，例如，心率监测器，设置UIBackgroundModes包含external-accessory字段。当外设连接或者断开，以及外设发送数据时，系统会唤醒App来进行处理。

支持这一功能的App必须满足以下要求：

• App必须提供允许用户启动和终止外设的分发事件，同时开启或者关闭外设的连接Session;
• 在被唤醒后，App有将近10秒的时间来处理数据，理想情况下，App应该处理完数据，并让自身被再次挂起，而如果需要更多的时间，使用BackgroundTask。

Communicating with a Bluetooth Accessory

与蓝牙设备进行交互的App可以注册，在蓝牙设备分发事件时，App被唤醒，例如，蓝牙心率监测器，设置UIBackgroundModes包含bluetooth-central字段。当外设连接或者断开，以及外设发送数据时，系统会唤醒App来进行处理。

iOS 6中，App可以在peripheral模式下进行蓝牙交互，自身作为一个蓝牙设备，设置UIBackgroundModes包含bluetooth-peripheral字段。

注意事项，与上节一致。

Getting the User’s Attention While in the Background

当App处于挂起状态时，可以通过UILocalNotification来引起用户的注意。

例子：

- (void)scheduleAlarmForDate:(NSDate*)theDate
{
    UIApplication* app = [UIApplication sharedApplication];
    NSArray*    oldNotifications = [app scheduledLocalNotifications];
 
    // Clear out the old notification before scheduling a new one.
    if ([oldNotifications count] > 0)
        [app cancelAllLocalNotifications];
 
    // Create a new notification.
    UILocalNotification* alarm = [[UILocalNotification alloc] init];
    if (alarm)
    {
        alarm.fireDate = theDate;
        alarm.timeZone = [NSTimeZone defaultTimeZone];
        alarm.repeatInterval = 0;
        alarm.soundName = @"alarmsound.caf";
        alarm.alertBody = @"Time to wake up!";
 
        [app scheduleLocalNotification:alarm];
    }
}

这里的LocalNotification的数量不能超过128个，音频格式支持：Linear PCM, MA4, µ-Law和a-Law。默认的音频可以用UILocalNotificationDefaultSoundName。

Understanding When Your App Gets Launched into the Background

对于支持后台运行的App,系统可能会出处理以下事件时，重新拉起：

• 定位更新时;
• 设备进入或离开一个特定的领域时，例如地理领域或者iBeacon领域;
• 音频操作相关时;
• 从一个连接的蓝牙设备接受数据时;
• 作为一个蓝牙设备，接收到命令时;
• 推送的content-available值为1时;
• 后台下载新内容时;
• NSURLSession下载完成或出现异常时;
• Newsstand下载完成时。

对于被用户手动终止的App，除非重启手机，否则一般情况下，系统不会再次拉起。唯一的例外是定位App，在iOS 8以上，会被重新拉起。

Being a Responsible Background App

处于前台的App，比后台的App拥有更高的优先级。后台运行的App需要遵循以下原则：

• 不要调用OpenGL ES。在后台调用OpenGL ES命令都会导致App立刻被终止;
• 在被挂起前，取消任何的Bonjour相关的服务。在后台运行时，应该取消注册Bonjour服务以及关闭所有的监听Sockets。如果没有关闭，在App被挂起时，系统会自动关闭;
• 网络相关的Sockets，应该处理连接失败的情况。在App被挂起时，系统可能会挂起Sockets连接。Sockets相关的代码应该处理各种网络异常的情况;
• 在切到后台前，保存App状态。在内存过低的情况下，后台运行的Apps可能会被从内存移除以释放内存，此时App不会收到任何通知，因此最好保存App状态;
• 在切到后台时，移除没必要的strong引用。如果App包含了占用内存大的对象，特别是图片，移除所有的strong引用;
• 在被挂起前，停止使用共享的系统资源。App与共享系统资源交互，例如通讯录，日历数据库等，在被挂起前，应该停止使用。共享系统资源会优先给前台App使用，如果App被挂起后，依然使用上述资源，会被终止;
• 避免更新Windows和Views。