Get timely alerts from Bluetooth devices on watchOS
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在 watchOS 上接收蓝牙设备的及时通知

Get timely alerts from Bluetooth devices on watchOS

2022年6月6日

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一句话判断

watchOS 9 终于允许蓝牙配件在 Apple Watch 上弹出后台通知了——Background Accessories 框架让你的 BLE 设备不再需要用户主动打开 App 才能收到数据。

这场 Session 讲了什么

这场 Session 面向开发蓝牙（Bluetooth Low Energy）配件和 watchOS App 的开发者，讲了 watchOS 9 中蓝牙后台通知的新能力。

之前的痛点。 在 watchOS 9 之前，BLE 配件想要向 Apple Watch 发送通知，用户必须把你的 App 保持在前台。一旦 App 进入后台，BLE 连接可能被系统挂起，通知就收不到了。这对于健康监测、运动追踪、智能家居等场景来说是致命的——用户不可能一直盯着 App 看。

Background Accessories 框架。 watchOS 9 引入了新的 Background Accessories 框架，允许 BLE 配件在 App 处于后台时发送”及时通知”（timely alert）。这里的”及时”是关键词——系统保证通知在事件发生后几秒内送达用户，而不是像普通的后台 BLE 更新那样可能延迟几分钟。

工作原理。 你的 BLE 配件通过一个特定的 GATT characteristic 发送通知数据。watchOS 的 Background Accessories 框架会监听这个 characteristic，当收到数据时唤醒你的 App Extension（即使 App 在后台），然后在 Apple Watch 上显示一个本地通知。整个过程不需要远程推送服务器——完全基于 BLE 本地通信。

使用场景。 Session 里列举了几种典型场景：血糖仪测量完成通知、心电监测异常告警、智能家居门铃响了、运动传感器检测到异常姿态等。这些场景的共同点是：事件发生时需要立即通知用户，延迟超过几秒就没有意义了。

隐私和权限。 使用 Background Accessories 需要用户授权。你的 App 需要声明 com.apple.developer.bluetooth.background-accessories entitlement，并且在 Info.plist 里说明为什么需要后台蓝牙通知。用户首次使用时会看到一个权限弹窗，之后可以在设置里随时关闭。

电量管理。 Apple 对 Background Accessories 的电量消耗做了优化。BLE 连接在后台时使用低功耗模式，只有在收到通知数据时才短暂唤醒 CPU。系统会监控你的 App 的 BLE 活动频率——如果通知过于频繁（比如每秒发好几次），系统可能会限制你的后台访问权限。

值得深挖的点

BLE 连接的可靠性。 Background Accessories 框架会尽力维护 BLE 连接，但在某些情况下连接可能中断（比如用户离开 BLE 范围、手表进入省电模式）。你的 App 需要处理连接断开和重连的逻辑。Session 建议在 BLE 配件端实现”缓存+重发”机制——如果通知发送时 BLE 连接断了，配件应该缓存通知，等连接恢复后重新发送。

和 iOS 版 Background Bluetooth 的区别。 iOS 早就支持后台 BLE 通信，但 watchOS 的实现有一些不同。watchOS 的 Background Accessories 更注重”及时性”——系统会在收到 BLE 数据后立即唤醒 App，而不是像 iOS 那样可能延迟。这是因为 Apple Watch 的使用场景更偏向”即时响应”——用户抬手就能看到通知。

代码片段

配置 Background Accessories：

import CoreBluetooth
import BackgroundAccessories

class BLEAccessoryManager: NSObject, CBCentralManagerDelegate {
    var centralManager: CBCentralManager!
    var accessoryPeripheral: CBPeripheral?

    override init() {
        super.init()
        centralManager = CBCentralManager(delegate: self, queue: nil)
    }

    func centralManagerDidUpdateState(_ central: CBCentralManager) {
        if central.state == .poweredOn {
            // 扫描支持你的 service UUID 的设备
            centralManager.scanForPeripherals(
                withServices: [CBUUID(string: "YOUR_SERVICE_UUID")],
                options: nil
            )
        }
    }

    func centralManager(_ central: CBCentralManager,
                        didDiscover peripheral: CBPeripheral,
                        advertisementData: [String: Any],
                        rssi: NSNumber) {
        accessoryPeripheral = peripheral
        centralManager.connect(peripheral, options: nil)
    }
}

处理后台 BLE 通知并显示本地通知：

// 在 App Extension 里处理后台 BLE 数据
class NotificationHandler: UNUserNotificationCenterDelegate {
    func handleBLENotification(data: Data) {
        let content = UNMutableNotificationContent()
        content.title = "设备通知"
        content.body = parseNotificationBody(data)
        content.sound = .default

        // 立即显示通知
        let request = UNNotificationRequest(
            identifier: UUID().uuidString,
            content: content,
            trigger: nil // nil = 立即显示
        )
        UNUserNotificationCenter.current().add(request)
    }
}

BLE 配件端配置通知 characteristic：

// 配置 GATT characteristic 的属性
let notifyCharacteristic = CBMutableCharacteristic(
    type: CBUUID(string: "YOUR_NOTIFY_UUID"),
    properties: [.notify, .read],
    value: nil,
    permissions: [.readable]
)

// 当有新数据时发送通知
func sendNotification(data: Data) {
    let success = notifyCharacteristic.subscribedCentrals?.allSatisfy { central in
        // 发送数据到订阅的 central
        peripheralManager.updateValue(
            data,
            for: notifyCharacteristic,
            onSubscribedCentrals: [central]
        )
    }
}

最佳实践

BLE 通知的数据负载要尽可能小——建议不超过 20 字节（BLE 4.0 的 MTU 限制）。如果你的通知内容比较长，在 BLE 通知里只发一个标识符，然后 App 收到通知后通过 BLE 读取完整数据。

在 BLE 配件端实现心跳机制。每隔几秒发一个空的 BLE packet 保持连接活跃。如果心跳断了，说明连接可能有问题，配件应该尝试重新广播。心跳间隔不要太短（耗电），也不要太长（连接可能超时），5-10 秒是比较合理的范围。

通知内容要有意义，不要发垃圾通知。Apple 对 Background Accessories 的通知频率有监控——如果你的 App 频繁发无意义的通知，系统可能会降低你的后台优先级。只发真正需要用户立即关注的通知（比如异常告警），普通数据更新用 App 内刷新就好。

还有什么值得关注

  • Background Accessories 需要在 Watch App 的 Info.plist 里声明 UIBackgroundModes 包含 bluetooth-central。
  • watchOS 9 的 BLE 后台连接最多同时维护 2-3 个活跃连接，不要尝试同时连接太多设备。
  • 如果用户在控制中心关闭了蓝牙，所有 Background Accessories 连接都会断开。你的 App 需要在蓝牙重新开启时自动重连。
  • 电量优化模式下（比如 Apple Watch 的 Low Power Mode），Background Accessories 的行为可能会受到限制。你的 App 应该在电量低时减少通知频率。
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