iOS启动优化之被动启动

一. 什么是被动启动

我们把App由iOS系统触发、App仍然处于后台的启动，称之为App的被动启动。

在iOS7之后，苹果新增了后台应用程序刷新功能，该功能允许操作系统在一定的时间间隔内(这个时间间隔根据用户不同的操作习惯而有所不同，可能是几个小时，也可能是几天)拉起应用程序并同时让其保持在后台，以便应用程序可以获取最新的数据并更新相关内容，从而可以确保用户在打开应用程序的时候可以第一时间查看到最新的内容。

例如:新闻或者社交媒体类型的应用程序，可以使用这个功能在后台获取到最新的数据内容，在用户打开应用程序是可以缩短应用程序启动和获取内容展示的等待时间，最终提升产品的用户体验。

应用程序的被动启动，应用程序的第一个页面(UIViewController)也会被加载，也会触发启动耗时的统计。

但这里用户并没有打开应用程序，更没有浏览第一个页面，整个后台应用刷新的过程，对于用户而言，完全是透明的，无感知的。

二. 如何开启被动启动

使用Xcode创建新的应用程序，默认情况下后台刷新功能是关闭的，我们可以在Capabilities标签中开启Background Modes，然后就可以勾选所需要功能了。

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在Background Modes里有如下几种后台运行模式，会触发被动启动。

Location updates:

这种模式下，按照苹果文档的官方说法，如果你在Xcode的background modes中开启了Location updates，并且用户授权了Always访问位置权限，而且项目代码里面也注册了region monitoring或者significant change service``, 那么你把App 杀掉后，系统仍然可以唤醒你的App，但此次唤醒大概就给你10s的时间处理地址位置数据，如果你执行处理地理位置是个长时间任务你需要向系统申请额外的时间进行处理： beginBackgroundTaskWithName:expirationHandler:

Location and Maps Programming Guide

Newsstand downloads

该模式就是提供给报刊杂志类应用可以在后台下载及处理报刊杂志内容，而下载的过程需要使用 NewsstandKit 中的 NKAssetDownload 进行下载。需要注意的是，下载的过程中，应用可能还是会被挂起，甚至应用被退出，而 iOS 会在 Wi-Fi 环境下继续下载，直到下载完成。而一旦下载完成，如果应用只是被挂起，则 iOS 会唤醒对应的应用，回调对应的事件；如果应用已经退出，则会重新启动应用，在启动参数中会带上对应的标识表示这次启动是因为下载报刊杂志内容完成。

External Accessory communication

此选项提供给一些MFi外设通过蓝牙或者Lighting接头等方式与iOS设备连接，从而可在外设发送消息时，唤醒已经被挂起的应用。而一旦被唤醒，一般情况下，应用只有最多10s的执行时间。MFi外设: 是指通过苹果MFi认证的设备，而MFi认证是对其授权配件厂商生产的外置配件的一种标识使用许可，是Made for iOS的英文缩写。

Uses Bluetooth LE accessories

此选项与External Accessory communication类似，只是此选项无需限制MFi外设，而需要的是Bluetooth LE设备。

Acts as a Bluetooth LE accessory

此选项是指iOS设备作为一个蓝牙外设连接时，对应的应用可以后台运行，被杀状态下，可以触发应用程序启动，但是使用此模式需要用户进行授权认证。

Background fetch

开启该选项，需要设置一个时间间隔，从而让iOS在一定间隔时间内在后台启动该应用，执行指定数据的获取工作，而此过程最多只能执行30s。

虽然开启该选项，默认情况下iOS是不进行后台获取的，minimumBackgroundFetchInterval的默认值UIApplicationBackgroundFetchIntervalNever,你可以将值设置为UIApplicationBackgroundFetchIntervalMinimum,要求系统尽可能频繁地去调用。

虽然这里minimumBackgroundFetchInterval，默认值是UIApplicationBackgroundFetchIntervalNever，苹果官方文档里的意思是一个足够大的时间间隔，去阻止featch调用的发生。

backgroundFetchIntervalNever

A fetch interval large enough to prevent fetch operations from occurring.

https://developer.apple.com/documentation/uikit/uiapplication/1623023-backgroundfetchintervalnever/

但从实际统计结果来看，如果勾选了Background fetch,即使时间间隔设置UIApplicationBackgroundFetchIntervalNever,也会触发相应的被动启动。

Remote notifications

开启该选项是支持静默推送，它有别于一般的推送，应用收到此类推送后，不会有任何的界面提示，而当应用退出或者挂起时收到此类推送，iOS 也会启动或者唤醒对应的应用。例如一个阅读应用，用户订阅的博客更新了，那么可以先发一个静默推送，应用收到此种推送后，可以先把用户订阅的博客内容都下载好，再通知用户，这样用户一打开应用就可以马上开始阅读。收到静默推送，会回调对应的回调方法，而此回调方法最多只能执行 30 秒钟。

三. 如何鉴别被动启动

1. 怎样判断被动启动

App启动的时候，会回调AppDelegate的application:didFinishLaunchingWithOptions: 方法，可以在该方法里面通过applicationState

@property(nonatomic,readonly) UIApplicationState applicationState API_AVAILABLE(ios(4.0));

的状态来判断是否为被动启动。

App正常冷启动applicationState的值应该为UIApplicationStateInactive;而App被动启动时applicationState的值应该为UIApplicationStateBackground。

因此可以在- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions方法中，添加如下判断:

- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions {

    if (UIApplication.sharedApplication.applicationState == UIApplicationStateBackground) {
        NSLog(@"被动启动");
    }
    self.window = [[FJFTestWindow alloc] initWithFrame:[UIScreen mainScreen].bounds];
    UINavigationController *tmpNav = [[UINavigationController alloc] initWithRootViewController:[[ViewController alloc] init]];
    self.window.rootViewController = tmpNav;
    [self.window makeKeyAndVisible];
    self.window.backgroundColor = [UIColor whiteColor];
    [[UIApplication sharedApplication] setMinimumBackgroundFetchInterval:UIApplicationBackgroundFetchIntervalNever];

    return YES;
}

2. 如何验证被动启动

• 在signing & Capablities里面勾选Background featch选项

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• 在Xcode的product->Scheme->Edit Scheme->Run->Options->勾选Launch due to a backgound featch event
  
  image.png

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• 然后运行项目，我们就可以看到applicationState为UIApplicationStateBackground

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四. 启动优化

从上面阐述我们了解到，App的被动启动的时候App此时仍然是处于后台的，不像正常启动App已经回到前台。
App处于后台的时候，App的任务优先级相对处于前台的进程是低的，各种资源比如CPU时间片，内存等的分配等优先级也相对低，经测试当App被动启动的时，如果前台有其他App在运行，比如高德地图这种内存占比大的进程，这时候被动启动的App，在执行比如图片加载、WKWebView等耗时任务的时间消耗相对比正常启动时候来得大。
这种情况来说启动统计的耗时也相对较大，而且也容易产生卡顿，因此从App稳定性来说是有必要针对被动启动进行优化的。

1. 优化点: 去掉没必要的被动启动

针对Background Modes里面的会导致被动启动的选项，根据项目需要去掉无关选项。

2. 优化点: 被动启动情况下将耗时任务做延迟加载，并放到runloop空闲的时候去执行

因为App被动启动的时候，App处于后台，这是界面是不可见的，因此可以将一些耗时的不影响启动主流程的任务延迟到启动耗时统计后去加载，因为启动耗时任务统一延迟加载有可能会造成卡顿，因此监听runloop的即将休眠和退出回调，取出延迟耗时任务，再去执行。

3. 优化点: 启动统计数据过滤掉被动启动数据

针对App的启动，通过applicationState判断是否为UIApplicationStateBackground，如果是判断为被动启动，可以在启动耗时统计的时候，将被动启动的统计数据不上报。