iOS APNS 訊息推播 - Apple Push Notification Service 介紹


APNS 介紹

APNS 全名為 Apple Push Notification Service,也就是大家常說的 Push Notification 或者是 Server Push 技術,簡單說就是主動由 Server 發送訊息到 Client 的方法,而通常這樣的技術都會實作穿越防火牆的能力。在 iOS 所提供的 APNS 的架構中,包含了以下幾種角色:

    • Device - 就是你的行動上網裝置 (MID)
    • APNS - Apple 提供連線服務的伺服器 (Gateway)
    • Provider - 需要自行實作的訊息發送者

接收 Notification 的單位稱為 Device,發送 Notification 的單位稱為 Provider。Provider 與 Device 這兩個單位皆需要與 APNS 進行溝通,必須認證連線後才能正確工作。Device 就是我們的行動裝置 (iPhone/iPad),當有網路的時候 iOS 就動裝置會自動連上 APNS,並且登入自己的裝置,這時 Device 就準備好可以接收訊息了,如下圖:

而負責發送訊息的 Provider 就需要自行透過憑證建立連線來發送訊息,連線時使用 SSL TLS 機制進行認證與加密,下圖為 Apple 官方提供的驗證架構圖:

由於 Provider 在發送 Notification 的時候需要用到 SSL Push Certificate 與 Device Token,因此我們需要在 App 啟動的時候自動讓 Provider 知道行動裝置的 Device Token,這個動作我們稱為 Registration,如下圖步驟(4)。傳送 Device Token 到 Provider 的方法可以自行實作,通常透過簡單的 WebService 就可以完成,這裡就不詳述了。

申請 AppID 之後,我們可以在 Apple Developer 中的 Provisioning Portal 功能中下載 Push Service 需要的連線憑證 SSL Push Certificate,如下圖:

憑證有兩種形態,分別為 Development 與 Producrion,Development Ceritificate 使用的時機我們稱為 Sandbox,主要用在 App 未上架前的開發測試週期中(或是 Debug 階段),然而一般我們使用 Xcode 佈署 App 到行動裝置中進行 Debug,就是要透過 Development Ceritificate 來發送 Notification。若是 App 上架之後 Provider 就要改用 Production Ceritificate 來發送訊息了。

Provider APNS SSL Connection

前面有提到 Provider 在發送訊息時需要對 APNS 進行 SSL 連線,連線完成後便可以向 Service 發送訊息,這封訊息我們稱為 Payload(後面會介紹)。在 APNS 的架構中 Service Gateway 扮演了 Message Queue (訊息佇列) 的角色。我僅需要將要發送的訊息送到 Gateway 後,透過已經連上 Gateway 的行動裝置就可以自動接收訊息。在 APNS 的架構中,定義了兩種訊息格式,分別是 Simple NotificationEnhanced Notification

Simple Notification 是非常沒有保障的,當 Provider 發送 Notification 的時候,假如 Device 這時並沒有正在跟 APNS 連線,那麼這一封信息就不會被傳送到使用者的裝置上。Enhanced Notification 相對於 Simple Notification 就比較有保障一些,發送時可以定義「存活時間」,如果在有效時間內只要 Device 有連上 APNS,那麼這一封訊息 (Payload) 就會被送出,流程可以參考下圖:

此外一提,APNS 針對單一個裝置只允許保留一封訊息(被最後一個訊息覆蓋),所以如果你想要利用 Enhanced Notification 灌爆 APNS 的話還是死了這條心吧。

當 Provider 透過憑證連上 APNS Gateway 之後,只要照著以下的格式傳送資料到 Gateway,APNS 就會幫你發送訊息了,兩種訊息格式定義如下:

Simple Notification Format

Enhanced Notification Format

如果你想要一次發送訊息給很多裝置,只需要在建立 SSL 連線以後連續傳送上述的資料即可,上面介紹的 Notification Format 最後的 Block 稱為 Payload,接下來我們來看看 Payload 的格式。

The Notification Payload Block

當 Provider 要發送訊息時,必須傳送一個特別格式的資料到 APNS,這個資料我們稱為 Payload。Payload 內文使用 JSON 格式進行定義,基本功能為 alert, badge 與 sound,alert 提供文字訊息顯示;badge 提供 App 圖示右上角的顯示數字;sound 則提供收到訊息要播放的聲音(可在 App Bundle 自行定義)。除了這些功能,Payload 還允許我們自己定義要傳送的資料,Payload 範例如下:

 當 Device 的 iOS 收到上面的訊息之後,就會在系統中顯示訊息視窗,並且同時撥放提示音(預設是:等燈登),然後就可以在桌面 App 的圖示上看見數字 9 的標記了。

討論

Windows Phone 有 MPNS、Android 有 C2DS,我認為行動裝置的作業系統,提供推播機制絕對是必要的功能,否則每一個 App 都實作連線,會大量耗損電源。而且在 iOS 不允許 App 背景執行的限制下,Push Notification 功能更是重要。實作能夠通用於各種作業系統的 Provider 也是不錯的設計,而市面上也已經有許多現成的 Backend Server 實作了跨平台的 Push Service,在開發上也可以省下不少功夫。

參考資料

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