在iOS7之前，当程序退出后，开发者对程序几乎做不了什么。除了VOIP和基于位置的特性，唯一能够在后台运行代码的途径只有使用后台任务（background tasks），但后台任务只会执行几分钟。如果你想要下载一部很大的视频以便离线观看，或者将用户图片备份到服务器，你只能完成部分的任务。

ios7新添加了两个可以在后台更新应用程序界面和内容的APIs。第一个API是后台获取（Background Fetch)，允许你在定期间隔内从网络获取新内容。第二个API是远程通知 （Remote Notification)，它是一个新特性，它在当新事件发生时利用推送通知（Push Notifications）去告知程序。这两个新的机制，帮助你保持程序界面最新，还可以在新的后台传输服务（Background Transfer Service）中安排任务，这允许你在进程外执行网络传输（下载和上传）。

后台获取（Background Fetch）和远程通知（Remote Notification）基于简单的应用程序委托钩子，在应用程序挂起之前的30秒时钟时间开始执行工作。它们不是用于CPU频繁工作或者长时间运行任务，而是用来处理长时间运行的网络请求队列，例如下载一部很大的电影，或者执行快速的内容更新。

在用户看来，多任务处理唯一明显的变化就是新的程序切换器（app switcher），它会显示当程序退出前台时每一个程序的界面快照。显示这些快照是有原因的：当完成后台工作时，开发者可以更新程序快照，显示新内容的预览。社交网络，新闻，或者天气的应用程序，可以在用户不打开应用程序的情况下显示最新的内容。接下来我们会展示怎么样更新快照。

##后台获取（Background Fetch）

后台获取（Background Fetch）是一种智能的轮询机制，它很适合需要经常更新内容的程序，像社交网络，新闻或天气的程序。为了在用户启动程序前提前触发后台获取，系统会根据用户行为唤醒应用程序。举个例子，如果用户经常在下午1点使用某个应用程序，系统会学习，适应并在使用周期前执行后台获取。为了减少电池使用，后台获取（Background Fetch）会跨应用程序被设备的无线电合并，如果你向系统报告新数据无法获取，iOS会适应并使用此信息避免会继续获取。

开启后台获取的第一步是在info plist文件中的UIBackgroundModes健值指定使用的特性。最简单的途径是在Xcode5的project editor中新的性能标签页中（Capabilities tab）设置，这个标签页包含了后台模式部分,可以方便配置多任务选项。

或者，你可以手动编辑这个健值：

<key>UIBackgroundModes</key>
<array>
    <string>fetch</string>
</array>

下一步，告诉iOS你希望多久进行一次后台获取：

- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions
{
    [application setMinimumBackgroundFetchInterval:UIApplicationBackgroundFetchIntervalMinimum];
 
    return YES;
}

iOS默认不进行后台获取，所以你需要设置一个时间间隔，否则，你的应用程序永远不行在后台进行获取数据。UIApplicationBackgroundFetchIntervalMinimum这个值要求系统尽可能经常去管理应用程序什么时候会被唤醒，但如果不需要这个值，你应该指定你的时间间隔。例如，一个天气的应用程序，可能只需要几个小时才更新一次，iOS将会在后台获取之间至少等待你指定的时间间隔。

如果你的应用允许用户退出登录，那么就没有获取新数据的需要了，你应该把minimumBackgroundFetchInterval设置为UIApplicationBackgroundFetchIntervalNever，这样可以节省资源。

最后一步是在应用程序委托中实现下列方法：

- (void)                application:(UIApplication *)application 
  performFetchWithCompletionHandler:(void (^)(UIBackgroundFetchResult))completionHandler
{
    NSURLSessionConfiguration *sessionConfiguration = [NSURLSessionConfiguration defaultSessionConfiguration];
    NSURLSession *session = [NSURLSession sessionWithConfiguration:sessionConfiguration];
 
    NSURL *url = [[NSURL alloc] initWithString:@"http://yourserver.com/data.json"];
    NSURLSessionDataTask *task = [session dataTaskWithURL:url 
                                        completionHandler:^(NSData *data, NSURLResponse *response, NSError *error) {
 
        if (error) {
            completionHandler(UIBackgroundFetchResultFailed);
            return;
        }
 
        
// Parse response/data and determine whether new content was available
        BOOL hasNewData = ...
        if (hasNewData) {
            completionHandler(UIBackgroundFetchResultNewData);
        } else {
            completionHandler(UIBackgroundFetchResultNoData);
        }
    }];
 
    
// Start the task
    [task resume];
}

系统唤醒应用程序后将会执行这个委托方法。需要注意的是，你只有30秒的时间来确定获取的新内容是否可用，然后处理新内容并更新界面。30秒时间应该足够去从网络获取数据和获取界面的缩略图，最多只有30秒。当完成了网络请求和更新界面后，你应该调用完成的处理代码。

完成的处理代码有两个目的。首先，系统会估量你的进程消耗的电量，并根据你传递的UIBackgroundFetchResult 参数记录新数据是否可用。其次，当你调用完成的处理代码时，应用的界面缩略图会被采用，并更新应用程序切换器。当用户在应用间切换时，用户将会看到新内容。这种快照行为的完成代码，在新的多任务处理APIs中，很很常见的。

在实际应用中，你应该将completionHandler 传递到应用程序的子组件，然后在处理完数据和更新界面后调用。

在这里，你可能想知道iOS是如何在应用程序后台运行时获得界面快照的，并且想知道应用程序的生命周期与后台获取之间有什么关系。如果应用程序处于挂起状态，系统会先唤醒应用，然后再调用application: performFetchWithCompletionHandler:。如果应用程序还没有启动，系统将会启动它，然后调用常见的委托方法，包括application: didFinishLaunchingWithOptions:。你可以把这种应用程序运行的方式想像为用户从Springboard启动这个程序，区别仅仅在于界面是看不见的，在屏幕外渲染的。

大多数情况下，无论应用在后台启动或者在前台，你会执行相同的工作，但你可以通过查看UIApplication的applicationState属性来判断应用是不是从后台启动。

- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions
{
    NSLog(@"Launched in background %d", UIApplicationStateBackground == application.applicationState);
 
    return YES;
}

##测试后台获取（Testing Background Fetch）

有两种可以模拟后台获取的途径。最简单是从Xcode运行你的应用，当应用运行时，在Xcode的Debug菜单选择Simulate Background Fetch.

第二种方法，使用scheme更改Xcode运行程序的方式。在Xcode菜单的Product选项，选择Scheme然后选择Manage Schemes.在这里，你可以编辑或者添加一个新的scheme，然后选中Launch due to a background fetch event。如下图：

##远程通知（Remote Notifications）

远程通知允许你在重要事件发生时，告知你的应用。你可能需要发送新的即时信息，突发新闻的提醒，或者用户喜爱电视的最新剧集已经可以下载以便离线观看的消息。远程通知很适合偶尔出现，但当前很重要的内容，这在后台获取之间出现的延迟是不允许的。远程通知会比后台获取更有效率，因为应用程序只有在需要的时候才会启动。

一条远程通知实际上只是一条普通的带有content-available标志的推送通知。当你在后台更新界面时，你可以发送一条带有提醒信息的推送去告诉用户。但远程通知可以做到在安静地，没有提醒消息或者任何声音的情况下，只去更新应用界面或者触发后台工作。然后你可以在完成下载或者处理完新内容后，发送一条本地通知。

静默的推送通知有速度限制，所以你可以勇敢地根据应用程序的需要发送通知。iOS和苹果推送服务会控制推送通知多久被递送，发送很多推送通知是没有问题的。如果你的推送通知被禁止，推送通知可能会被延迟，直到设备下次发送保持活动状态的数据包，或者收到另外一个通知。

##发送远程通知（Sending Remote Notifications）

要发送一条远程通知，需要在推送通知的有效负载（payload）设置content－available标志。content-available标志和用来通知Newsstand应用的健值是一样的，因此，大多数推送脚本和库都已经支持远程通知。当你发送一条远程通知时，你可能还想要包含一些通知有效负载（payload）中的数据，让你应用程序可以引用时间。这可以为你节省一些网络请求，并提高应用程序的响应度。

我建议在开发的时候，使用Nomad CLI’s Houston工具发送推送消息，你也可以使用你喜欢的库或脚本。

你可以通过nomad-cli ruby gem安装Houston

gem install nomad-cli

然后通过包含在Nomad的apn实用工具发送一条通知:

# Send a Push Notification to your Device
apn push <device token> -c /path/to/key-cert.pem -n -d content-id=42

在这里，-n标志指定应该包含content-available健值，-d标志允许添加我们自定义的数据健值到有效负荷（payload）。

通知的有效负荷（payload）结果和下面类似：

{
    "aps" : {
        "content-available" : 1
    },
    "content-id" : 42
}

iOS7添加了一个新的应用程序委托方法，当接收到一条带有content－available的推送通知时，这个方法被调用：

- (void)           application:(UIApplication *)application 
  didReceiveRemoteNotification:(NSDictionary *)userInfo 
        fetchCompletionHandler:(void (^)(UIBackgroundFetchResult))completionHandler
{
    NSLog(@"Remote Notification userInfo is %@", userInfo);
 
    NSNumber *contentID = userInfo[@"content-id"];
    
// Do something with the content ID
    completionHandler(UIBackgroundFetchResultNewData);
}

然后，应用程序进入后台启动，有30秒的时间去获取新内容并更新界面，最后调用完成的处理代码。我们可以像后台获取那样，执行快速的网络请求，但我们可以使用新的强大的后台传输服务，处理任务队列，下面看看我们如何在任务完成后更新界面。

##NSURLSession and Background Transfer Service

NSURLSession是iOS7添加的一个新类，它也是Foundation networking中的新技术。作为NSURLConnection的替代品，一些熟悉的概念和类都保留下来了，例如NSURL，NSURLRequest和NSURLRespond。所以，你可以使用NSURLConnection的替代品——NSURLSessionTask，处理网络请求及响应。一共有3中会话任务：数据，下载和上传。每一种都向NSURLSessionTask添加了语法糖（syntactic sugar），根据你的需要，适当选择一种。

一个NSURLSession对象协调一个或多个NSURLSessionTask对象，并根据NSURLSessionTask创建的NSURLSessionConfiguration实现不同的功能。使用相同的配置，你也可以创建多组具有相关任务的NSURLSession对象。要利用后台传输服务，你将会使用[NSURLSessionConfiguration backgroundSessionConfiguration]来创建一个会话配置。添加到后台会话的任务在外部进程运行，即使应用程序被挂起，崩溃，或者被杀死，依然会运行。

NSURLSessionConfiguration允许你设置默认的HTTP头部，配置缓存策略，限制使用蜂窝数据等等。其中一个选项是discretionary标志，这个标志允许系统为分配任务进行性能优化。这意味着只有当设备有足够电量时，设备才通过Wifi进行数据传输。如果电量低，或者只仅有一个蜂窝连接，传输任务是不会运行的。后台传输总是在discretionary模式下运行。

目前为止，我们大概了解了NSURLSession，以及一个后台会话如何进行，接下来，让我们回到远程通知的例子，添加一些代码来处理后台传输服务的下载队列。当下载完成后，我们会通知用户该文件已经可以使用了。

##NSURLSessionDownloadTask

首先，我们先处理一条远程通知，并把一个NSURLSessionDownloadTask添加到后台传输服务的队列。在backgroundURLSession方法中，我们根据后台会话配置，创建一个NSURLSession对象，并把应用程序委托对象（application delegate）作为会话的委托对象。文档反对对于相同的标识符（identifier）创建多个会话对象，所以我们使用dispatch_once来避免潜在的问题。

- (NSURLSession *)backgroundURLSession
{
    static NSURLSession *session = nil;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        NSString *identifier = @"io.objc.backgroundTransferExample";
        NSURLSessionConfiguration* sessionConfig = [NSURLSessionConfiguration backgroundSessionConfiguration:identifier];
        session = [NSURLSession sessionWithConfiguration:sessionConfig 
                                                delegate:self 
                                           delegateQueue:[NSOperationQueue mainQueue]];
    });
 
    return session;
}
 
- (void)           application:(UIApplication *)application 
  didReceiveRemoteNotification:(NSDictionary *)userInfo 
        fetchCompletionHandler:(void (^)(UIBackgroundFetchResult))completionHandler
{
    NSLog(@"Received remote notification with userInfo %@", userInfo);
 
    NSNumber *contentID = userInfo[@"content-id"];
    NSString *downloadURLString = [NSString stringWithFormat:@"http://yourserver.com/downloads/%d.mp3", [contentID intValue]];
    NSURL* downloadURL = [NSURL URLWithString:downloadURLString];
 
    NSURLRequest *request = [NSURLRequest requestWithURL:downloadURL];
    NSURLSessionDownloadTask *task = [[self backgroundURLSession] downloadTaskWithRequest:request];
    task.taskDescription = [NSString stringWithFormat:@"Podcast Episode %d", [contentID intValue]];
    [task resume];
 
    completionHandler(UIBackgroundFetchResultNewData);
}

我们使用NSURLSession类方法创建一个下载任务，配置请求，并提供说明供以后使用。因为所有会话任务一开始处于挂起状态，你必须谨记要调用[task resume]保证开始了任务。

现在，我们需要实现NSURLSessionDownloadDelegate的委托方法，当下载完成时，调用回调函数。如果你需要处理认证或会话生命周期的其他事件，你可能还需要实现NSURLSessionDelegate或NSURLSessionTaskDelegate的方法。你应该阅读Apple的Life Cycle of a URL Session with Custom Delegates文档，它讲解了所有类型的会话任务的完整生命周期。

NSURLSessionDownloadDelegate中的委托方法全部是必须实现的，尽管在这个例子中我们只需要用到[NSURLSession downloadTask:didFinishDownloadingToURL:]。任务完成下载时，你会得到一个磁盘上该文件的临时URL。你必须把这个文件移动或复制你的应用程序空间，因为当你从这个委托方法返回时，该文件将从临时存储中删除。

#Pragma Mark - NSURLSessionDownloadDelegate
 
- (void)         URLSession:(NSURLSession *)session 
               downloadTask:(NSURLSessionDownloadTask *)downloadTask
  didFinishDownloadingToURL:(NSURL *)location
{
    NSLog(@"downloadTask:%@ didFinishDownloadingToURL:%@", downloadTask.taskDescription, location);
 
    
// Copy file to your app's storage with NSFileManager
    
// ...
 
    
// Notify your UI
}
 
- (void)  URLSession:(NSURLSession *)session 
        downloadTask:(NSURLSessionDownloadTask *)downloadTask 
   didResumeAtOffset:(int64_t)fileOffset 
  expectedTotalBytes:(int64_t)expectedTotalBytes
{
}
 
- (void)         URLSession:(NSURLSession *)session 
               downloadTask:(NSURLSessionDownloadTask *)downloadTask 
               didWriteData:(int64_t)bytesWritten totalBytesWritten:(int64_t)totalBytesWritten 
  totalBytesExpectedToWrite:(int64_t)totalBytesExpectedToWrite
{
}

当后台会话任务完成时，如果你的应用程序仍然在前台运行，上面的代码已经足够了。然而，在大多数情况下，你的应用程序没有运行，或者在后台被挂起。在这些情况下，你必须实现应用程序委托的两个方法，这样系统就可以唤醒你的应用程序。不同于以往的委托回调，该应用程序委托会被调用两次，因为您的会话和任务委托可能会收到一系列消息。应用程序委托的：handleEventsForBackgroundURLSession：方法，在这些NSURLSession委托的消息发送前被调用，然后，URLSessionDidFinishEventsForBackgroundURLSession被调用。在前面的方法中，储存了一个后台完成处理代码（completionHandler），并在后面的方法中调用该代码更新界面。

- (void)                  application:(UIApplication *)application 
  handleEventsForBackgroundURLSession:(NSString *)identifier completionHandler:(void (^)())completionHandler
{
    
// You must re-establish a reference to the background session, 
    
// or NSURLSessionDownloadDelegate and NSURLSessionDelegate methods will not be called
    
// as no delegate is attached to the session. See backgroundURLSession above.
    NSURLSession *backgroundSession = [self backgroundURLSession];
 
    NSLog(@"Rejoining session with identifier %@ %@", identifier, backgroundSession);
 
    
// Store the completion handler to update your UI after processing session events
    [self addCompletionHandler:completionHandler forSession:identifier];
}
 
- (void)URLSessionDidFinishEventsForBackgroundURLSession:(NSURLSession *)session
{
    NSLog(@"Background URL session %@ finished events.\n", session);
 
    if (session.configuration.identifier) {
        
// Call the handler we stored in -application:handleEventsForBackgroundURLSession:
        [self callCompletionHandlerForSession:session.configuration.identifier];
    }
}
 
- (void)addCompletionHandler:(CompletionHandlerType)handler forSession:(NSString *)identifier
{
    if ([self.completionHandlerDictionary objectForKey:identifier]) {
        NSLog(@"Error: Got multiple handlers for a single session identifier.  This should not happen.\n");
    }
 
    [self.completionHandlerDictionary setObject:handler forKey:identifier];
}
 
- (void)callCompletionHandlerForSession: (NSString *)identifier
{
    CompletionHandlerType handler = [self.completionHandlerDictionary objectForKey: identifier];
 
    if (handler) {
        [self.completionHandlerDictionary removeObjectForKey: identifier];
        NSLog(@"Calling completion handler for session %@", identifier);
 
        handler();
    }
}

如果当后台传输完成时，应用程序不再在前台，那么，对于更新程序界面来说，这两步是必要的。此外，如果当后台传输完成时，应用程序根本没有在运行，iOS将会在后台启动该应用程序，然后前面的应用程序和会话的委托方法会在application:didFinishLaunchingWithOptions:.方法被调用之后被调用。

##配置和限制（Configuration and Limitation）

我们简单地体验了后台传输的强大之处，但你应该深入文档，阅读NSURLSessionConfiguration部分，以便最好地满足你的情况。例如，NSURLSessionTasks通过NSURLSessionConfiguration的timeoutIntervalForResource属性，支持资源超时特性。你可以使用这个特性指定你允许完成一个传输所需的最长时间。内容只在有限的时间可用，或者在用户只有有限Wifi带宽的时间内无法下载或上传资源的情况下，你也可以使用这个特性。

除了下载任务，NSURLSession也全面支持上传任务，因此，你可能会在后台将视频上传到服务器，这保证用户不需要再像iOS6那样离开正在运行的应用程序。如果当传输完成时你的应用程序不需要在后台运行，一个比较好的做法是，把NSURLSessionConfiguration的sessionSendsLaunchEvents属性设置为NO。高效利用系统资源，是一件让iOS和用户都高兴的事。

最后，我们来说一说使用后台会话的几个限制。作为一个必须实现的委托，您不能对NSURLSession使用简单的基于块的回调方法。后台启动应用程序，是相对耗费较多资源的，所以总是采用HTTP重定向。后台传输服务只支持HTTP和HTTPS，你不能使用自定义的协议。系统会根据可用的资源进行优化，在任何时候你都不能强制传输任务在后台进行。

另外，要注意，在后台会话中，NSURLSessionDataTasks 是完全不支持的，你应该只出于短期的，小请求为目的使用这些任务，而不是用来下载或上传。

##总结

iOS7中新添加的多任务处理和网络的APIs十分强大，它们为现有和新的应用程序开辟了一系列可能。如果你的应用程序可以从进程外的网络传输和数据中获益，那么尽情地使用这些美妙的APIs！一般情况下，实现后台传输，可以假装你的应用程序正在前台运行，并进行适当的界面更新，而这大部分的工作已经为你完成了。

• 使用适当的新API，为你的应用程序提供内容服务。
• 尽可能早地有效率调用完成处理代码。
• 让完成的处理代码为应用程序更新界面快照。