iOS后台定位：挑战与应对，实现每N分钟更新

IOS

2025-01-04 15:14:26

iOS 后台定位：每 N 分钟一次的挑战与应对

后台定位功能在许多应用中扮演重要角色，比如外勤人员管理、运动轨迹记录等。实现“每 N 分钟”更新定位看似简单，但若不考虑诸多因素，容易遇到户外无法定位等问题。本文将深入探讨该问题的常见原因及解决方案。

问题分析：为何户外无法定位

首先需要明确，即使权限充足，后台定位也并不总是如期望般工作。CLLocationManager的行为受到多方面影响：

系统限制： iOS 会尽可能优化电池消耗，对于后台定位采取了限制策略。当应用不在活跃状态时，定位更新频率会显著降低，甚至完全停止。这部分由系统负责，目的是防止不必要的电量消耗。
精度与功耗的平衡： kCLLocationAccuracyBestForNavigation 在追求最高精度的同时，也带来更高功耗。如果户外环境不理想（比如信号较弱），系统可能会延迟或放弃定位更新。同时，设备也会自动在节能模式与高精度模式之间切换。
不正确的定位请求方式： 使用startUpdatingLocation 并期望它持续工作是不够的。虽然应用获取到权限允许始终定位，但如果没正确处理后台定位，例如：didUpdateLocations的委托方法中停止定位或时间逻辑有误，会限制系统在后台提供更新的能力。
定时器唤醒： 使用定时器（Timer）在后台执行并非最佳实践。iOS 对于后台运行的应用有诸多限制，定时器在应用被挂起后，可能会停止工作。即使重新唤醒也可能有延迟。
GPS 信号干扰: 建筑密集区，或者其它障碍物可能干扰GPS信号的获取。

解决方案与实践

针对上述问题，可以采取以下策略来优化后台定位：

1. 使用 `significantLocationChange`

与 startUpdatingLocation 相比，startMonitoringSignificantLocationChanges在系统层面的处理有所不同。它利用设备内置的低功耗定位机制，在显著位置发生变化时才更新定位，这更有利于延长应用在后台的活动时间，并降低耗电量。当然，精度也会降低，更适用于不强求每 N 分钟精确位置更新的场景。

// 开始监测显著位置变化
locationManager.startMonitoringSignificantLocationChanges()

2. 配置 `allowsBackgroundLocationUpdates` 与 `pausesLocationUpdatesAutomatically`

这两个属性在后台定位中至关重要。确保 allowsBackgroundLocationUpdates 设置为 true 以允许后台定位。同时，为了保证定位服务的稳定运行，应将 pausesLocationUpdatesAutomatically 设置为 false，避免系统自动暂停定位服务。

注意：需要声明 UIBackgroundModes 中的 location 来保证此方法有效。

locationManager.allowsBackgroundLocationUpdates = true
locationManager.pausesLocationUpdatesAutomatically = false

3. 精细化控制定位更新频率与方式

针对每 N 分钟的定位需求，可以结合 startMonitoringSignificantLocationChanges 和 startUpdatingLocation：使用前者在后台维持应用活性，再使用 Timer 定时请求精确位置（但也要考虑到定时器不稳定的问题，可以使用基于推送或者系统的任务机制来进行更精确的后台定位）。当应用进入活跃状态或者接近需要的时间点时才激活更高精度的定位功能。在接收到定位数据后，立刻停止高精度定位，切换回低精度监控状态，可以大幅降低电池损耗。

@objc private func checkTrackingSchedule() {
    let currentDateTime = Date()
    let calendar = Calendar.current
    let hour = calendar.component(.hour, from: currentDateTime)
    let minute = calendar.component(.minute, from: currentDateTime)
    let weekday = calendar.component(.weekday, from: currentDateTime)

    if isWithinTrackingHours(hour: hour, minute: minute, weekday: weekday) {
        locationUpdate()
    } 
}

@objc private func locationUpdate() {
     locationManager.delegate = self
     // 根据具体需求调整精度，建议只在获取定位点时启动高精度定位，
     locationManager.startUpdatingLocation()

}

func locationManager(_ manager: CLLocationManager, didUpdateLocations locations: [CLLocation]) {
     if let bestLocation = findBestLocation(from: locations) {
           processNewLocation(bestLocation)
     }
    //获取定位点后，关闭高精度定位。
     stopLocationUpdate()
}

private func findBestLocation(from locations: [CLLocation]) -> CLLocation? {
  // 和现有代码一样找到最佳Location
    return bestLocation
}
    
 func stopLocationUpdate() {
    locationManager.stopUpdatingLocation()
 }

4. 使用推送唤醒或后台任务机制

在后台定位要求精确时，考虑利用服务器推送或使用系统的后台任务（如 BGAppRefreshTask）。服务器推送可以用来唤醒应用，执行一次高精度的定位操作。使用后台任务可以让应用在低耗能的情况下运行特定代码（比如获取并记录当前位置），然后尽快回到休眠状态。注意:BGAppRefreshTask并非始终能保证在理想的时间执行，它更多依赖系统调度，不能当作高精度定时器。

后台任务示例：

需要在Info.plist配置相应后台任务

import BackgroundTasks
import CoreLocation

func application(_ application: UIApplication, didFinishLaunchingWithOptions launchOptions: [UIApplication.LaunchOptionsKey : Any]? = nil) -> Bool {

        BGTaskScheduler.shared.register(forTaskWithIdentifier: "com.yourapp.fetchlocation", using: nil) { task in
                  handleLocationUpdateTask(task: task as! BGAppRefreshTask)
        }

     return true
}

func sceneDidEnterBackground(_ scene: UIScene) {
      scheduleAppRefresh()
}

// 启动后台任务
private func scheduleAppRefresh() {
    let request = BGAppRefreshTaskRequest(identifier: "com.yourapp.fetchlocation")
    request.earliestBeginDate = Date(timeIntervalSinceNow: 60 * 2)
    try? BGTaskScheduler.shared.submit(request)
}
private func handleLocationUpdateTask(task: BGAppRefreshTask) {

     scheduleAppRefresh()
    
     var bestLocation: CLLocation? = nil
       //根据代码获取 bestLocation
     
    task.expirationHandler = {
          task.setTaskCompleted(success: false)
    }
  
      if let bestLocation = bestLocation{
        processNewLocation(bestLocation)
       task.setTaskCompleted(success: true)
     }else{
      task.setTaskCompleted(success: false)
    }
  }