iOS消息推送原理

iOS 消息推送（Push Notification）的核心机制基于 Apple Push Notification Service (APNs)，它是苹果提供的环球推送服务，负责将消息从应用服务器传递到用户的设备。以下是 iOS 消息推送的完整原理和流程：
  

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  1. 团体架构

  iOS 消息推送涉及三个核心角色：
  

• 应用服务器（Provider Server）：你的后端服务，负责天生和发送推送消息。
  
• Apple Push Notification Service (APNs)：苹果的推送中转服务器，负责吸收消息并转发到设备。
  
• 用户设备（Client Device）：安装了你的应用的 iOS 设备，吸收并展示推送消息。
  

1. 应用服务器 → APNs → iOS 设备

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  2. 关键流程

  2.1 设备注册与 Device Token

  

• 步骤 1：应用哀求推送权限
  应用初次启动时，需向用户哀求推送权限（通过 UNUserNotificationCenter）：
  
  1. UNUserNotificationCenter.current().requestAuthorization(options: [.alert, .sound, .badge]) { granted, error in
  2.     if granted {
  3.         print("用户允许推送")
  4.         DispatchQueue.main.async {
  5.             UIApplication.shared.registerForRemoteNotifications() // 注册远程推送
  6.         }
  7.     }
  8. }

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• 步骤 2：获取 Device Token
  用户授权后，体系会向 APNs 注册设备，并天生一个唯一的 Device Token（设备令牌）。该 Token 通过应用回调返回：
  
  1. func application(_ application: UIApplication, didRegisterForRemoteNotificationsWithDeviceToken deviceToken: Data) {
  2.     let tokenString = deviceToken.map { String(format: "%02.2hhx", $0) }.joined()
  3.     print("Device Token: \(tokenString)")
  4.     // 将 Device Token 发送到你的服务器保存
  5. }

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  • Device Token 的作用：标识设备和应用的唯一组合，用于 APNs 路由消息。
    
  • 留意：Token 可能变革（如设备恢复出厂设置、重装应用等），需服务器定期更新。
    
  
  

  2.2 服务器发送推送消息

  

• 步骤 1：构造推送负载（Payload）
  推送消息是一个 JSON 对象，包罗以下核心字段：
  
  1. {
  2.   "aps": {
  3.     "alert": {
  4.       "title": "新消息",
  5.       "body": "您有一条未读消息"
  6.     },
  7.     "sound": "default",
  8.     "badge": 1
  9.   },
  10.   "custom_data": {  // 自定义数据
  11.     "type": "chat",
  12.     "id": "123"
  13.   }
  14. }

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  • aps：苹果定义的字段，控制通知的展示和举动（如弹窗、声音、角标）。
    
  • 自定义数据：通过 userInfo 传递到应用，用于处理业务逻辑。
    
  
  
• 步骤 2：与 APNs 建立安全连接
  服务器需通过以下方式与 APNs 通信：
  
  
  
  • HTTP/2 API（推荐）：使用基于 Token 的认证（JWT）或证书。
    
  • Legacy Binary Protocol（旧版，已逐渐弃用）。
    
  认证方式：
     
  
  
  
  • APNs Auth Key（更灵活）：天生 JWT 令牌，使用密钥署名。
    
  • APNs Certificate（证书）：需在 Apple 开辟者账号创建推送证书。
    
  
  
• 步骤 3：发送推送哀求
  服务器向 APNs 发送 HTTP/2 哀求，包罗以下信息：
  
  
  
  • Device Token：目的设备的标识。
    
  • Payload：上述 JSON 数据。
    
  • Headers：指定推送优先级（apns-priority）、过期时间（apns-expiration）等。
    
  
  

  2.3 APNs 转发消息到设备

  

• APNs 根据 Device Token 找到目的设备，并通过长连接（基于 Apple 的持久化连接）将消息推送到设备。
  
• 可靠性：
  
  
  
  • 假如设备离线，APNs 会暂存消息（默认保存最多 30 天），待设备上线后重发。
    
  • 通过 apns-expiration 可自定义消息过期时间。
    
  
  

  2.4 设备吸收并处理推送

  

• 前台运行：应用在前台时，推送不会自动展示，需通过 UNUserNotificationCenterDelegate 处理：
  
  1. func userNotificationCenter(_ center: UNUserNotificationCenter, willPresent notification: UNNotification, withCompletionHandler completionHandler: @escaping (UNNotificationPresentationOptions) -> Void) {
  2.     // 自定义处理逻辑（如播放声音）
  3.     completionHandler([.banner, .sound])
  4. }

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• 后台或未运行：体系自动展示通知，用户点击通知会叫醒应用，触发回调：
  
  1. func userNotificationCenter(_ center: UNUserNotificationCenter, didReceive response: UNNotificationResponse, withCompletionHandler completionHandler: @escaping () -> Void) {
  2.     let userInfo = response.notification.request.content.userInfo
  3.     if let customData = userInfo["custom_data"] as? [String: Any] {
  4.         // 跳转到特定页面（如聊天详情）
  5.     }
  6.     completionHandler()
  7. }

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• 静默推送（Silent Notifications）：
  通过在 aps 中添加 "content-available": 1，触发应用在后台实行代码（需开启后台模式）：
  
  1. {
  2.   "aps": {
  3.     "content-available": 1
  4.   },
  5.   "custom_data": { "action": "refresh_data" }
  6. }

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  • 应用需在 AppDelegate 中处理：
    1. func application(_ application: UIApplication, didReceiveRemoteNotification userInfo: [AnyHashable: Any], fetchCompletionHandler completionHandler: @escaping (UIBackgroundFetchResult) -> Void) {
    2.     if let action = userInfo["custom_data"]?["action"] as? String {
    3.         // 执行后台任务（如刷新数据）
    4.     }
    5.     completionHandler(.newData)
    6. }

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  3. 安全机制

  

• Device Token 加密：每个 Token 与设备和应用绑定，无法伪造。
  
• 通信加密：APNs 使用 TLS 加密，防止中间人攻击。
  
• 认证方式：APNs Auth Key 或证书确保服务器合法性。
  

  

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  4. 常见题目与优化

  

• 推送失败的原因：
  
  
  
  • Device Token 失效或未更新。
    
  • APNs 证书或 Auth Key 配置错误。
    
  • 用户关闭了推送权限。
    
  
  
• 测试工具：
  
  
  
  • 使用 NWPusher 或命令行工具 curl 发送测试推送。
    
  • Xcode 控制台查看推送日志。
    
  
  
• 性能优化：
  
  
  
  • 使用 apns-push-type 区分推送范例（如 alert 或 background）。
    
  • 合并重复推送，克制频繁打扰用户。
    
  
  

  

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  5. 扩展功能

  

• 富媒体推送（Rich Notifications）：通过 Notification Service Extension 添加图片、视频或自定义 UI。
  
• 推送统计：集成第三方服务（如 Firebase）跟踪推送到达率和点击率。
  

  

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  通过以上机制，iOS 消息推送实现了高效、安全的消息传递，同时兼顾用户体验与开辟者灵活性。

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