iOS后台下载及管理库

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说起下载第一个想起的就是ASI。一年前接手的新项目是核心功能是视频相关业务，在修改和解决视频下载相关的问题的时候让我体会到了ASI的下载的强大。后来新需求需要视频后台下载，使用NSURLSession的时候，更加深刻的体会到了ASI的强大好用。

后来替换下载的时候的原因：

  • ASI开启后台下载功能，在iOS10的设备上，只能下载三分钟，然后就处于休眠状态
  • AFN下载也是三分钟
  • 测试后台下载的时候，不要用模拟器，使用用真机。模拟器APP处于后台时不会休眠。

NSURLSession的特点简介

通过NSURLSession创建的后台下载任务，保证了APP在后台或者退出的状态下，依然能进行下载任务，下载完成后通过唤醒APP，来将下载完成的数据保存到特定的位置。

  • 在APP处于后台、锁屏状态下依然能后下载
  • 最强大的是：APP在手动退出以及闪退后的状态下依然能够进行下载任务

NSURLSession

创建下载session

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NSString *bundleId = [[[NSBundle mainBundle] infoDictionary] objectForKey:@"CFBundleIdentifier"];
NSString *identifier = [NSString stringWithFormat:@"%@.BackgroundSession", bundleId];
NSURLSessionConfiguration* sessionConfig = [NSURLSessionConfiguration backgroundSessionConfigurationWithIdentifier:identifier];
session = [NSURLSession sessionWithConfiguration:sessionConfig delegate:self delegateQueue:[NSOperationQueue mainQueue]];
  • 在创建下载session的时候，需要一个下载标识，该标识需要在整个个系统内保证唯一，所以使用APP的bundle id。
  • sessionConfig.allowsCellularAccess 控制是否可以通过蜂窝网络下载

当APP手动退出或者闪退后，重新启动时获取正在下载的tasks

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NSMutableDictionary *dictM = [self.downloadSession valueForKey:@"tasks"];
[dictM enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id  _Nonnull key, id  _Nonnull obj, BOOL * _Nonnull stop) {
    //do something 
}];

AppDelegate后台下载回调

当APP处于后台下载状态时，需要处理下载完成后的数据的回调，这里就涉及了一个AppDelegate中的一个特别重要的回调

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-(void)application:(UIApplication *)application handleEventsForBackgroundURLSession:(NSString *)identifier completionHandler:(void (^)(void))completionHandler{
    NSLog(@"%s", __func__);
}

该代理方法使用场景分析(详细分析过程见下面)：

  1. 不实现该代理方法，手动进入App调用相关代理方法，部分情况下异常
  2. 实现该方法，不执行completionHandler，某一下载任务完成后唤醒App，继续其它下载任务，异常
  3. 实现该方法，执行completionHandler，某一下载任务完成后唤醒App，继续其它下载任务，一切正常

相关操作

创建下载任务:其实通过session创建的任务是NSURLSessionDownloadTask的子类__NSCFBackgroundDownloadTask，是苹果的私有API。

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NSURL *downloadURL = [NSURL URLWithString:downloadURLString];
  NSURLRequest *request = [NSURLRequest requestWithURL:downloadURL];
  NSURLSessionDownloadTask *downloadTask = [self.downloadSession downloadTaskWithRequest:request];
  [downloadTask resume];

暂停下载:downloadTask有多种办法去暂停，但是我们选择有resume的下载方法，可以更加方便我们管理和多次暂停继续。

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[downloadTask cancelByProducingResumeData:^(NSData * resumeData) {
    //do something save resume data  
}];

继续下载:通过resumeData继续下载

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NSURLSessionDownloadTask *downloadTask = [self.downloadSession downloadTaskWithResumeData:data];
[downloadTask resume];

取消或者删除下载

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[downloadTask cancel];

相关代理方法说明

下载任务开始后，下载文件的进度回调方法。bytesWritten 某一断点续传过程中已经下载的数据大小， totalBytesWritten 已经下载的文件的大小；totalBytesExpectedToWrite当前需要下载的文件的大小

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- (void)URLSession:(NSURLSession *)session
     downloadTask:(NSURLSessionDownloadTask *)downloadTask
     didWriteData:(int64_t)bytesWritten
totalBytesWritten:(int64_t)totalBytesWritten
totalBytesExpectedToWrite:(int64_t)totalBytesExpectedToWrite{
    
}

下载任务继续开始下载时的回调方法

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- (void)URLSession:(NSURLSession *)session
     downloadTask:(NSURLSessionDownloadTask *)downloadTask
didResumeAtOffset:(int64_t)fileOffset
expectedTotalBytes:(int64_t)expectedTotalBytes {

}
  • 当资源发生重定向时回调的方法。NSURLSession内部自己处理定向回调
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- (void)URLSession:(NSURLSession *)session task:(NSURLSessionTask *)task
willPerformHTTPRedirection:(NSHTTPURLResponse *)response
       newRequest:(NSURLRequest *)request
completionHandler:(void (^)(NSURLRequest * _Nullable))completionHandler{
    
}

当下载任务完成后的代理回调方法，回调的参数location是下载完成后的文件，在沙盒当中存在的路径

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- (void)URLSession:(NSURLSession *)session
     downloadTask:(NSURLSessionDownloadTask *)downloadTask
didFinishDownloadingToURL:(NSURL *)location{
 
}

假如在后台下载完成的回调，会触发该回调方法。

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- (void)URLSessionDidFinishEventsForBackgroundURLSession:(NSURLSession *)session{
}

下载失败后的回调。暂停，停止，失败都会触发。区别是：正常状态下的暂停会回调resumeData，如果resumeData不为空的话我们需要保存该数据，方便下次继续。

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- (void)URLSession:(NSURLSession *)session
             task:(NSURLSessionTask *)task
didCompleteWithError:(NSError *)error{
}

后台下载相关回调

AppDelegate 回调方法3种情况分析：

实现代理执行completionHandler现象
1否部分情况下异常
2是否部分情况下异常
3是是一切正常

1. 不实现代理方法
当不实现AppDelegate代理方法的时候，简单的下载是没有任何问题。NSURLSession下载完成后相关代理方法执行顺序如图：

代理调用顺序

只有手动将后台的App进入前台后会调用成功的回调，处理相关的数据。假如有3个下载任务则会回调3次URLSession:downloadTask:didFinishDownloadingToURL:方法。

缺点和问题：

  • 如果下载完成后，不进入前台或者手动杀死进程，则丢失下载数据
  • 等待下载的任务无法继续下载
  • 下载完成后，在后台无法使用本地通知

2. 实现代理方法，不执行completionHandler

AppDelegate 方法-(void)application:(UIApplication *)application handleEventsForBackgroundURLSession:(NSString *)identifier completionHandler:(void (^)(void))completionHandler completionHandler 作用：

首先看苹果SDK的解释：

// Applications using an NSURLSession with a background configuration may be launched or resumed in the background in order to handle the
// completion of tasks in that session, or to handle authentication. This method will be called with the identifier of the session needing
// attention. Once a session has been created from a configuration object with that identifier, the session’s delegate will begin receiving
// callbacks. If such a session has already been created (if the app is being resumed, for instance), then the delegate will start receiving
// callbacks without any action by the application. You should call the completionHandler as soon as you’re finished handling the callbacks.

最后两句是说明completionHandler的，大概意思是：回调callbacks，只要session创建将会开始接收到。回调callbacks没有对你的应用程序进行任何的处理，一旦完成处理callbacks，你应该调用completionHandler。

英语不好感觉说的云里雾里的。callbacks应该是暂停继续任务时受到的代理方法。说的是我们完成下载任务后应该调用completionHandler

completionHandler作用测试代理：

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#pragma mark - test code
- (void)applicationWillResignActive:(UIApplication *)application{
    
    [self testTimer];
    NSLog(@"%s",__func__);
}

- (void)applicationDidBecomeActive:(UIApplication *)application {
    [self.timer invalidate];
    self.timer = nil;
    self.duration = 0;
    NSLog(@"%s", __func__);
}


- (void)testTimer {
    self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 target:self selector:@selector(timerRun) userInfo:nil repeats:true];
    [self.timer fire];
}

- (void)timerRun {
    _duration += 1;
    NSLog(@"%zd", _duration);
}

completionHandler具体作用：
这个回调的作用有点牛皮。通过上面代理可以测试出completionHandler，在第一个后台下载任务完成时回调，这时后台App已经被唤醒，定时器开始输出计时秒数。然后其它的下载任务完成时不会再次回调该方法。所有下载任务完成时，没有处理completionHandler计时器继续运行。 调用执行时completionHandler计时器停止运行，App继续处于休眠状态。

虽然不知道completionHandler做了哪些处理，但是通过测试现象得出大概的作用。他用来控制后台的App被唤醒后继续处于休眠状态，节约系统资源。

所以不执行completionHandler App如果不重新启动，处于后台时会一直在运行状态。下载任务正常。

3. 实现代理方法，执行completionHandler
上面我们分析了completionHandler大概作用。所以所有后台任务下载完成后调用completionHandler，是App处于正常的状态。相关代理调用顺序：

代理调用顺序

completionHandler调用时机：
所有的下载任务下载完成后调用。感兴趣的可以看YCDowloadSession)下载库对completionHandler的处理逻辑。

YCDownloadSession

YCDownloadSession是我写的一个视频后台下载的库。里面拥有我对视频下载的详细的处理过程和管理的库。

使用效果图

  • 单文件下载测试

单文件下载

  • 多视频下载测试

多视频下载

  • 通知

通知

GitHub连接
https://github.com/onezens/YCDownloadSession

欢迎各位关注该库，如果你有任何问题请issues我，将会随时更新新功能和解决存在的问题。

遇到的一些问题

这里总结下载开发YCDownloadSession下载库中碰到的一些问题

苹果下载相关SDK关系图

  • 下载资源重定向的问题
    YCDownloadSession 内部标识一下下载task的时候，使用的下载资源的URL来标识。如果该资源被301/302重定向到一个另一个URL后，会存在两个URL。标识用的URL在代理回调的NSURLSessionTask或者NSURLSessionDownloadTask的currentRequest中取的url，这样就出现了一个问题，重定向后通过URL拿不到下载的task；originalRequest属性可以拿到重定向前的URL使用该属性解决这个问题。苹果下载相关SDK关系图可看它们之间关系。

  • 断点续传
    NSURLSessionDownloadTask的断点续传是由其内部自己控制实现。在暂停某一下载任务的时候有两个方法：

    • cancel内部自己控制断点续传数据，拿到对应task可以继续下载。如果拿不到，不可继续。
    • cancelByProducingResumeData:^(NSData * resumeData) {}通过session继续下载[downloadSession downloadTaskWithResumeData:data]，需要自己保存处理resumeData，可以满足很多情况下的续传。

  • 部分下载资源不可断点续传
    YCDownloadSession Demo中的测试用的下载资源来自百度视频，可以正常下载。网易视频的资源和部分响应头不完整的资源在暂停下载之后拿不到resumeData而回调失败的情况。

百度视频资源：

通过Mac Terminal自带的curl命令获取响应头

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curl -I https://vd1.bdstatic.com/mda-hiqmm8s10vww26sx/mda-hiqmm8s10vww26sx.mp4\?playlist\=%5B%22hd%22%5D\&auth_key\=1506158514-0-0-6cde713ec6e6a15bd856fbb4f2564658\&bcevod_channel\=searchbox_feed
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https://vd1.bdstatic.com/mda-hiqmm8s10vww26sx/mda-hiqmm8s10vww26sx.mp4\?playlist\=%5B%22hd%22%5D\&auth_key\=1506158514-0-0-6cde713ec6e6a15bd856fbb4f2564658\&bcevod_channel\=searchbox_feed

响应头：

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HTTP/1.1 200 OK
Server: bfe/1.0.8.13-sslpool-patch
Date: Tue, 10 Oct 2017 07:43:02 GMT
Content-Type: video/mp4
Content-Length: 19727666
Connection: keep-alive
ETag: "125b8b749037921ccd03120fb0f90189"
Last-Modified: Fri, 15 Sep 2017 09:42:18 GMT
Accept-Ranges: bytes
Content-MD5: EluLdJA3khzNAxIPsPkBiQ==
x-bce-debug-id: MTAuMTgxLjk5LjE0OlNhdCwgMTYgU2VwIDIwMTcgMTE6MzA6MzYgQ1NUOjE4MzY0NTgzMjM=
x-bce-request-id: b3c7857b-b71a-4cd4-ab98-8676319dc8cb
x-bce-storage-class: STANDARD
Ohc-Response-Time: 1 0 0 0 0 94
Access-Control-Allow-Origin: *
Cache-Control: max-age=2592000

网易视频资源：

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http://flv2.bn.netease.com/videolib3/1706/07/gDNOH8458/HD/gDNOH8458-mobile.mp4

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curl -I http://flv2.bn.netease.com/videolib3/1706/07/gDNOH8458/HD/gDNOH8458-mobile.mp4

HTTP/1.1 200 OK
Expires: Thu, 09 Nov 2017 07:00:42 GMT
Date: Tue, 10 Oct 2017 07:00:42 GMT
Server: nginx
Content-Length: 43260722
Cache-Control: max-age=2592000
Content-Type: video/mp4
Via: 1.1 zhshx117:1 (Cdn Cache Server V2.0)[11 200 2], 1.1 xxz195:3 (Cdn Cache Server V2.0)[94 200 2], 1.1 PStjdgdx3jx152:4 (Cdn Cache Server V2.0)[154 200 2]
Connection: keep-alive
cache: state
cdn-user-ip: 101.96.129.122
cdn-ip: 42.81.28.152
cdn-source: chinanetcenter

响应头异常视频资源：

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https://www.zmzfile.com:9043/rt/route\?fileid\=152260954bdfa322725ba58df2ab1e2c2e3a6050

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curl -I https://www.zmzfile.com:9043/rt/route\?fileid\=152260954bdfa322725ba58df2ab1e2c2e3a6050

HTTP/1.1 302 Found
Server: nginx/1.12.1
Date: Tue, 10 Oct 2017 07:53:23 GMT
Content-Type: text/plain; charset=utf-8
Connection: keep-alive
Location: http://175.6.228.3:9021?id=152260954bdfa322725ba58df2ab1e2c2e3a6050
Ts: 1716489

继续取302资源的响应头
curl -I http://175.6.228.3:9021\?id\=152260954bdfa322725ba58df2ab1e2c2e3a6050
Ts: 1716489
curl: (52) Empty reply from server

Xcode 输出NSURLSessionDownloadTask的response信息：
<NSHTTPURLResponse: 0x13cee64d0> { URL: [http://60.211.203.204:9031?id=152260954bdfa322725ba58df2ab1e2c2e3a6050](http://60.211.203.204:9031/?id=152260954bdfa322725ba58df2ab1e2c2e3a6050) } {
 status code: 200,
 headers {
  Connection = Close;
  "Content-Length" = 247272762;
  Server = p4pcacher;
} }

百度视频是支持断点续传，网易视频和第三种不支持断点续传。不支持断点续传的原因是资源的响应头里面没有Accept-Ranges: bytes和ETag这个两个字段，所以在点击暂停的时候，苹果SDK回调失败。关于网络资源断点续传的介绍：http://blog.chinaunix.net/uid-24512513-id-3391252.html