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Meet Background Assets

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Highlight

Apple 在 iOS 16、iPadOS 16 和 macOS 13 中引入了 Background Assets 框架，允许开发者通过后台下载扩展（Background Download Extension）在应用安装后、首次启动前自动从 CDN 下载大文件资源，解决用户打开应用后仍需等待资源下载的痛点。

核心内容

用户等待的痛点

你花了半天时间在 App Store 找到一款心仪的游戏，点击下载，等了几分钟甚至更久，终于安装完成。满怀期待地打开应用，却看到一个大大的进度条——应用还要再下载几个 GB 的资源包。

这种体验对网络较慢的用户尤其糟糕。很多人会选择直接关闭并卸载应用。开发者也不想这样，但现有的方案都有局限：On-Demand Resources 需要把资源托管给 Apple；URLSession 后台下载只能在应用启动后使用。

Background Assets 的解决思路

Apple 的解决方案是一个全新的框架：Background Assets。它引入了一种新的应用扩展——后台下载扩展（Background Download Extension），这个扩展在应用生命周期之外运行。

扩展会在三个时机被系统唤醒：

  1. 首次安装后：用户还没打开应用，扩展就开始下载资源
  2. 应用更新后：App Store 自动更新应用后，扩展被唤醒下载新资源
  3. 定期运行：根据用户使用频率，系统会周期性唤醒扩展检查更新

开发者只需在扩展中调度下载任务，系统会选择合适的时机执行。下载完成后，文件存放在应用组（App Group）共享容器中，应用启动时直接可用。

与现有方案的关系

Background Assets 设计得很灵活。如果你已经有复杂的资源管理系统，它可以无缝接入。它适用于需要从自有 CDN 下载资源的场景，与 Apple 托管的 On-Demand Resources 形成互补。

详细内容

BADownloadManager：核心调度接口

（05:28）

BADownloadManager 是框架的核心类，一个单例对象，贯穿应用和扩展：

import BackgroundAssets

let url = URL(string: "https://cdn.example.com/large-asset.bin")!
let appGroupIdentifier = "group.WWDC.AssetContainer"
let download = BAURLDownload(
    identifier: "Large-Asset",
    request: URLRequest(url: url),
    applicationGroupIdentifier: appGroupIdentifier
)

let manager = BADownloadManager.shared
manager.delegate = self

// 由系统决定最佳时机执行
do {
    try manager.schedule(download)
} catch {
    print("Failed to schedule download. \(error)")
}

// 或立即在前台执行
do {
    try manager.startForegroundDownload(download)
} catch {
    print("Failed to start foreground download. \(error)")
}

关键点：

  • BAURLDownload 的 identifier 必须唯一，系统不允许重复调度相同 identifier 的下载
  • applicationGroupIdentifier 指定 App Group，应用和扩展必须加入同一组才能共享下载的文件
  • schedule(_:) 让系统选择最佳时机执行，适合扩展中使用
  • startForegroundDownload(_:) 立即开始且优先级更高，只能从应用主程序调用

将后台下载提升到前台

（07:58）

如果用户打开了应用，而扩展调度的后台下载还在进行中，你应该立即把它们提升到前台：

do {
    for download in try await manager.fetchCurrentDownloads() {
        try manager.startForegroundDownload(download)
    }
} catch {
    print("Failed to promote downloads to foreground \(error)")
}

关键点：

  • fetchCurrentDownloads() 返回所有已调度、进行中或排队中的下载
  • 提升为前台后，已下载的部分不会重新下载，会从断点继续
  • 扩展本身不能调用前台下载 API，因为它没有 UI，用户感知不到

委托协议：监控下载状态

（10:28）

BADownloadManagerDelegate 协议接收下载状态回调：

public protocol BADownloadManagerDelegate : NSObjectProtocol {
    optional func downloadDidBegin(_ download: BADownload)
    optional func downloadDidPause(_ download: BADownload)
    optional func download(_ download: BADownload,
                           bytesWritten: Int64,
                           totalBytesWritten: Int64,
                           totalExpectedBytes: Int64)
    optional func download(_ download: BADownload,
                           didReceive challenge: URLAuthenticationChallenge) async -> (URLSession.AuthChallengeDisposition, URLCredential?)
    optional func download(_ download: BADownload, failedWithError error: Error)
    optional func download(_ download: BADownload, finishedWithFileURL fileURL: URL)
}

关键点：

  • 所有委托方法都是 optional，按需实现
  • downloadDidPause 在后台下载被提升为前台时触发，中间会有短暂暂停
  • 下载成功后的文件由系统管理，存储空间不足时系统会自动清理
  • 建议保留文件在系统提供的位置，如需移动，移动后删除原文件避免重复占用空间

后台下载扩展：在应用未启动时运行

（15:37）

扩展需要实现 BADownloaderExtension 协议：

public protocol BADownloaderExtension : NSObjectProtocol {
    optional func applicationDidInstall(metadata: BAApplicationExtensionInfo)
    optional func applicationDidUpdate(metadata: BAApplicationExtensionInfo)
    optional func checkForUpdates(metadata: BAApplicationExtensionInfo)
    optional func download(_ download: BADownload,
                           didReceive challenge: URLAuthenticationChallenge) async -> (URLSession.AuthChallengeDisposition, URLCredential?)
    optional func backgroundDownloadDidFail(failedDownload: BADownload)
    optional func backgroundDownloadDidFinish(finishedDownload: BADownload, fileURL: URL)
    optional func extensionWillTerminate()
}

关键点：

  • applicationDidInstall：应用首次安装后调用，适合下载初始资源包
  • applicationDidUpdate：App Store 更新应用后调用
  • checkForUpdates：系统周期性唤醒，频率取决于用户使用频率
  • 扩展生命周期很短，只能快速调度下载，不能做解压等耗时操作
  • 扩展运行频率会根据应用使用情况动态调整：常用应用扩展运行更频繁

Info.plist 配置要求

（12:56）

应用的主 Info.plist 需要添加两个键：

  1. BAInitialDownloadRestrictions（字典）：

    • DownloadAllowance：首次安装时允许下载的最大总字节数（所有文件之和）
    • AllowList：允许下载的域名数组，支持前缀通配符
    • 这些限制只在首次安装时生效，应用启动后不再限制

  2. BADownloadSize（根级别）：

    • 资源解压后的总大小
    • 这个数值会显示在 App Store 中，让用户知道需要额外下载多少内容

应用与扩展的同步机制

（19:40）

扩展和应用可能同时运行，存在竞争条件。比如扩展下载了一个目录文件，应用和扩展都想读取并删除它：

func download(_ download: BADownload, finishedWithFileURL fileURL: URL) {
    let manager = BADownloadManager.shared
    manager.withExclusiveControl { error in
        guard error == nil else {
            print("Unable to acquire exclusive control \(String(describing: error))")
            return
        }
        // 此范围内的代码与扩展互斥
        do {
            let data = try Data(contentsOf: fileURL, options: .mappedIfSafe)
            // 处理数据
            try FileManager.default.removeItem(at: fileURL)
        } catch {
            print("Unable to read/cleanup file data. \(error)")
        }
    }
}

关键点：

  • withExclusiveControl 确保应用和扩展不会同时执行关键代码
  • 如果一方已获取独占控制，另一方会等待
  • 获取独占控制可能失败，需要处理 error 情况
  • 扩展终止时会自动释放独占控制

核心启发

  • 游戏资源预加载：在应用安装后自动下载高清纹理包、关卡数据。用户在首次打开游戏时直接进入主界面，无需等待。入口 API：applicationDidInstall 中调度 BAURLDownload。

  • 离线内容缓存：新闻或阅读类应用在后台定期下载最新文章、图片和视频。用户打开应用时内容已就绪。入口 API：checkForUpdates 中检查服务器版本号，调度增量下载。

  • AI 模型动态更新：机器学习应用在后台下载更新的 Core ML 模型文件。用户始终使用最新模型，无需手动更新应用。入口 API：扩展中下载 .mlmodelc 文件，应用启动后加载到 MLModel。

  • 地图数据包管理：导航应用按城市或区域下载离线地图包。首次安装时下载用户所在城市的基础包，后续根据行程自动下载途经城市的地图。入口 API：applicationDidInstall + checkForUpdates 组合使用。

  • 视频课程预缓存：教育类应用在夜间自动下载用户订阅的下一节课的视频文件。第二天用户打开应用即可离线观看。入口 API：结合用户学习进度数据，在扩展中判断需要下载的课程 ID。

关联 Session

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