iOSでbackground定周期処理の実際のところ【’24.7月編】

iOS で background ( 端末画面が非表示のとき ) 処理を定期実行させることは鬼門のようです。Appleの情報、ネット記事、有識者の情報 どれも幾分違っていて真実が分かりません。iOSではバッテリ節約が最優先され、background 処理時間に制限が厳しいと言われているようです。 ’24年7月に実装した結果を報告します。

1) 条件

OS	iPadOS 17.6
端末	iPad 6th
Xcode	実機TEST 15.1 、シュミレータTEST 14.2
言語	Swift UI

2) background 検証時の注意

基本 background は「アプリが前面に表示されていないが動作しているとき」ですが、完全なbackground状態にするには以下の配慮が必要なようです。

• iOS系は 画面スリープ無し に設定できますが、これは有効にしないこと。
• USBで電源供給したままにしない。
• Xcodeと接続しない。

またプログラムに、

• トレースログが取得できる仕組みを作成しておく。

3) 定周期でbackground処理

取り掛かりとしてApp の onChange(of:scenePhase) イベント で background と foreground の切替りを検出してました。そのbackground のifスコープにで タイマーをつっこみました。(以下赤字部) これが一番シンプルかなと…カンで組んでみました。

struct TestApp: App {
    @Environment(\.scenePhase) private var scenePhase
	
    var body: some Scene {
         // 中略
    }
    .onChange(of:scenePhase){ phase in
	if phase == .background{
	     //------------- Background ---------------------
	     BackTimer = Timer.scheduledTimer(
		withTimeInterval:intarvalSec, repeats: true){ _ in
                 // 各種業務処理    
       	    }
	}
	else if phase == .inactive{
             //------------- パージ状態 ---------------------
	}
	else {
   	    //------------- Forground ---------------------	
        }
    }
}

一見動作しているように見えたのですが、途中でお亡くなりになるようです。background に移行してから動作可能な時間制限があるとのことですが、正確にどのくらいか色々試してもよく分かりませんでした。 UIApplication.shared.beginBackgroundTask ～endBackgroundTask を使って時間制限を検出しリカバリする方法も試しましたが、なんだか効果なしです。BGTaskScheduler というのもありますが有識者によると、「定周期background 処理は基本的ﾆ出来ない」とのことで試さずじまいです。

4) リージョン出入り検出でbackground処理

iOSで background 処理を定期的に行う手法として、GPSによる中心座標からの半径範囲(リージョン)への出入りを検出する方法が、いろいろと紹介されています。これは XamarinのiOS Background処理の説明ページにも記載されています。概念図は以下の通りです。

もちろんこれが適用されるのは、端末がある程度の時間経過とともに移動するシステムに限ります。その検出部のコードは以下のような感じです。

class TestLocation: NSObject, ObservableObject, CLLocationManagerDelegate { 
  // 中略
 private var myLocMgr: CLLocationManager	// iOS Location管理 
 private var myRegion  = CLCircularRegion	// カレントRegion

 init() {
	myLocMgr  = CLLocationManager()		// super.init()より必ず先
	super.init( )
		
	myLocMgr.delegate = self
	myLocMgr.requestWhenInUseAuthorization()
	myLocMgr.requestAlwaysAuthorization() 			// BG中も座標取得する場合、要call
	myLocMgr.desiredAccuracy = kCLLocationAccuracyBest	// 位置精度=最高
	myLocMgr.allowsBackgroundLocationUpdates = true	 	// BG中も座標取得する場合true
	// バッテリ消費に対してtrueが推奨だが、BG中に止められる場合ありとのこと。
	myLocMgr.pausesLocationUpdatesAutomatically = false

	myRegion = CLCircularRegion(center: coordinate, // 中心座標
			  	    radius: 10 ,        // 半径
				   identifier: "test01" //リージョン名、何でもよい )
	myRegion.notifyOnEntry 	= true   // 脱出検知あり
	myRegion.notifyOnExit 	= true   // 入り検知あり
		
	myLocMgr.startMonitoring(for: myRegion) // Regionを登録し検出開始。
    }

   // Region出た検出イベント
   private func locationManager(_
	manager: CLLocationManager,
	didExitRegion region: CLRegion
   ) {
      // background 定期処理 
              :
              :
   }

   // Region出た検出イベント
  func locationManager(_
	manager: CLLocationManager,
	didEnterRegion region: CLRegion
   ) {
      // background 定期処理 
              :
              :
   }

ポイントとしては、

• 移動しないとBackground実行できません。
• 定周期でBackground実行する場合は、移動量と時間のCONVERTが必要です。
• 半径5mに指定しても、イベント発生させるには50～100mくらい移動を要します。
• UIApplicationDelegateAdaptor を Appクラスで絡めるコード例もありますが、シンプルに CLLocationManager だけで構築できます。

5) 単純移動検知でbackground処理

「リージョン出入り検出」は、秒、分単位の定周期処理とすると不向きのようです。通常、リアルタイム緯度経度の検出で使用しているCLLocationManager のイベントも、よく観察するとBackground時でも動作していることに気付きました。リアルタイム緯度経度検出 と Background処理を一緒に行えば、もっと早い周期でBackground処理が可能となります。その検出部のコードは以下のような感じです。

class TestLocation: NSObject, ObservableObject, CLLocationManagerDelegate { 
  // 中略
 private var myLocMgr: CLLocationManager	// iOS Location管理 
 public var	NowLatitude  = 0.0		// 現在緯度
 public var	NowLongitude = 0.0		// 現在経度

 init() {
	myLocMgr  = CLLocationManager()		// super.init()より必ず先
	super.init( )
		
	myLocMgr.delegate = self
	myLocMgr.requestWhenInUseAuthorization()
	myLocMgr.requestAlwaysAuthorization() 			// BG中も座標取得する場合、要call
	myLocMgr.desiredAccuracy = kCLLocationAccuracyBest	// 位置精度=最高
	myLocMgr.allowsBackgroundLocationUpdates = true	 	// BG中も座標取得する場合true
	// バッテリ消費に対してtrueが推奨だが、BG中に止められる場合ありとのこと。
	myLocMgr.pausesLocationUpdatesAutomatically = false

	myLocMgr.distanceFilter = Double( 5.0 )	// 検出移動距離 単位m
	myLocMgr.startUpdatingLocation()	// 移動検出開始
    }

    //  移動検出イベント
    func locationManager(_
		manager: CLLocationManager,			// iOS Location管理
		didUpdateLocations locations: [CLLocation]	// 移動した位置情報
	) {
	if locations.count > 0 {	// Location情報あり
               // 現在座標の更新
		NowLatitude  = locations[0].coordinate.latitude
		NowLongitude = locations[0].coordinate.longitude
        }
      // background 定期処理 
              :
              :
   }

ポイントとしては、

• 移動しないとBackground実行できません。
• 定周期でBackground実行する場合は、移動量と時間のCONVERTが必要です。
• 移動距離をもっと小さくすると、秒周期でBackground内でイベント発生させることも可能。(iPadではGセンサも併用している模様)
• 日中での電池の持ち、iPadなら電池の持ちは心配ない感じ。iPhoneは厳しい感じ。
• 移動イベント中に、新しい移動イベントが発生した場合、新しい移動イベントは保留される。(保留最大数は未知)
• リージョン出入り検出と同居可能。

6) backgroundで動ける時間

Background内である程度の周期で動作できるようになったら、何秒くらい動作可能か情報が必要です。これも色々な説があるようです。以下のBackground処理ダミーコードで調べてみました。下記コード中の printLog はローカルtxtファイルへの出力付きの print 関数の自作ラッパーです。5秒置きにlogを残すことでどこまで動けるか確認しました。

  //  移動検出イベント
    func locationManager(_
		manager: CLLocationManager,			// iOS Location管理
		didUpdateLocations locations: [CLLocation]	// 移動した位置情報
	) {
	if locations.count > 0 {	// Location情報あり
               // 現在座標の更新
		NowLatitude  = locations[0].coordinate.latitude
		NowLongitude = locations[0].coordinate.longitude
        }
        BgUserpProc()    // background 定期処理 
   }

   public func BgUserpProc( ) {
	Task {
		let sttime = Date()
		var lastPassTime: Int = 0
		
		while( true ) {
			let passTimeDbl = sttime.timeIntervalSinceNow	/*単位秒、負値になになるる*/
			let passTimeInt = Int(passTimeDbl) * -1
			if lastPassTime != passTimeInt && passTimeInt % 5 == 0 {
				printLog( "<< BgUserpProc() pass time=" + passTimeInt.description + ">>")
			}
			lastPassTime = passTimeInt
			
			if  passTimeInt /*単位秒*/ > 300 /* 最大待ち秒 */ {
				break
			}
		}
		printLog( "<< BgUserpProc() out.>>")
	}
}

結果としては、

• 最小で45秒までは動けてはいた。公称値が30秒とのウワサ。
• 最大120秒程度まで伸びる場合あり。CPU使用時間が影響しているのかもしれない。
• 許容時間超過後、TASKは休止状態となり、Foregroud移行後に動き出す。
• 製品コードでのBackground処理はScokect通信です。これはうまくいきました。