iOS定位服务设计实例一则

当前，越来越多的移动应用基于LBS（位置服务）构建业务，LBS可以说是移动应用浪潮的基石。每次说到LBS，我们的第一反应就是以百度地图SDK为代表的第三方框架（类似的还有高德，腾讯出品的地图SDK），刻意忽略原生框架Core Location和Map Kit。但问题是：前者真的要比后者好吗？我们对二者到底了解多少？

A. 定位服务和地图服务

位置服务由两部分组成：

1. 定位：即设备位置信息。
2. 地图：即显示地图和标注地图。

本文重点介绍定位（服务）。

A.1 定位服务提供的信息

通常，定位服务需要提供的信息可划分为两类：

1. 设备当前坐标，海拔，朝向等基本位置信息。

   这些信息由设备上的相关硬件直接提供，不依赖服务器。

2. 需要检索服务器的地理信息，如坐标反地理编码（城市，地区，街道，门牌号，名称等等），以及基于关键字的poi查询（兴趣点）等。

   这些信息通过向服务器检索获取，可以视为是基于第一类信息的延伸。

B. 技术方案

经考量，使用如下策略获取这两类信息：

• 基本位置信息：通过原生框架Core Location获取。原因如下：

  • 配置项多，有助于精细化控制服务；
  • 信息全面，来源统一；
  • 提供多个节能选项；
  • 相较于第三方框架（如百度地图SDK），无须认证（否则如果百度服务挂了，搞的最基本的定位服务也不能用）；

• 地理信息检索：通过百度地图SDK获取。原因如下：

  • 检索种类多，信息全面（特别是poi信息）；
  • 模块清晰，使用简单；
  • 可以配合百度地图服务一起使用；

下面，我们开始编写自己的定位服务😊

C. 定位服务

假设我们要编写一个名为LocationService的定位服务，负责提供定位信息。根据需求，我们为其定义如下Interface：

/// 单例，全局唯一入口
+ (instancetype)defaultService;

@property (nonatomic, strong, readonly) DDPCLocation *ddpcLocation;
@property (nonatomic, assign, readonly) CLLocationCoordinate2D coordinate;

具体功能&特性如下：

C.1 申请位置信息访问权限

众所周知，位置信息访问权限有两种：

• When In Use（app在前台时）
• Always（app运行时，不管在前台还是后台）

大家也许会注意到，有些app被切换至后台，状态栏处会出现蓝条，显示一条信息：xxxx正在使用你的位置。
所以，上述权限除了字面所示的区别之外，还有一点需要注意：app被切换至后台，如果开启了后台位置更新，则：

• When In Use：显示蓝条
• Always：不显示蓝条

合理的解释是，对于Always来说，系统认为用户已经充分知晓app会在后台继续访问位置信息，所以不必提示；而对于When In Use来说，系统认为有必要提醒用户app正在后台继续访问位置信息，超出了授权的范围。

请求授权的代码如下：

/*** LocationService init ***/
// 请求授权，always
[self.locationManager requestAlwaysAuthorization];

C.2 使用CLLocationManager获取基本位置信息

使用CLLocationManager进行定位的优势如下：

1. 系统级别的定位信息缓存，，即使CLLocationManager对象刚创建，也可以从中读取到最近一次定位信息。这是因为iOS在系统层面管理定位行为。
2. 无须任何认证，即可使用，从而保证了服务的稳定性。
3. 有多个节能设置。由于定位非常耗电，为了增加设备续航，节能就变得异常重要。例如：

/// 使用定位信息的活动类型
@property(assign, nonatomic) CLActivityType activityType;
/// 当设备位置可能不再变化时，系统是否可以自动暂停位置更新
@property(assign, nonatomic) BOOL pausesLocationUpdatesAutomatically;
/// 移动多少距离，才触发位置更新
@property(assign, nonatomic) CLLocationDistance distanceFilter;

C.3 当前坐标一直有效

当前，用户未授权访问位置信息时除外。

正如C.1.2所述，iOS在系统层面缓存了最新定位信息。事实上，CLLocationManager对象一旦创建，就可以从其属性location处获取最近一次定位信息，代码如下：

/*** LocationService init ***/
// 读取locationManager中的位置缓存
self.rawLocation = self.locationManager.location;

随后，一旦有位置更新，我们再将其缓存起来使用：

/*** CLLocationManagerDelegate ***/ 
- (void)locationManager:(CLLocationManager *)manager didUpdateLocations:(NSArray<CLLocation *> *)locations {
    // 每次位置更新，记录新的坐标
    self.rawLocation = locations.lastObject;
}

提醒一点，上述方法中，最新位置的时间戳总是和manager.location的时间相同。也就是说，CLLocationManager首先保存最新位置，再调用进行回调。

C.4 减少不必要的位置更新，尽可能节能

正常情况下，一旦开始监听，就会源源不断的收到位置更新，即使设备在原地保持不动。还要注意，更新的频率很高，粗略估算，平均每10秒左右就会有一次更新。很明显，这种信息重复的高频率更新并不是必须的，很多时候"有移动，才更新"的模式更适合业务需求。

例如，后台要求设备每移动10m，就上报一次位置，那么可以按照如下配置CLLocationManager：

/*** _locationManager = [[CLLocationManager alloc] init]; ***/
_locationManager.distanceFilter = 10.0;
_locationManager.desiredAccuracy = kCLLocationAccuracyBest;

这样，既保证了定位的精度，也减少了更新频率，节省设备电力。

C.5 处理位置授权状态变更

下述回调不仅在授权状态变更时触发，也会在CLLocationMananger创建后触发：

- (void)locationManager:(CLLocationManager *)manager didChangeAuthorizationStatus:(CLAuthorizationStatus)status

所以，这个方法可以是许多关键逻辑的入口。例如，下面的代码首先判断授权状态：如果得到授权，则开始监听位置更新；读取定位缓存；进行反地理编码查询。如果未得到授权，则可以尝试提醒用户。

/*** locationManager:didChangeAuthorizationStatus: ***/ 

    if (self.isAuthorized) { // 已授权
        // 刷新位置
        [self.locationManager startUpdatingLocation];
        
        // 读取locationManager中的位置缓存
        self.rawLocation = self.locationManager.location;
        // 反地理编码
        [self retrieveCurrentLocation];
        // 反地理编码timer
        [self setupTimer];
    } else {
        // TODO: 是否要提醒用户打开位置服务
    }

C.6 系统坐标转换为百度坐标

一般来说，整个业务体系会使用同一套坐标系，这里假设是百度坐标。原生定位框架给出的坐标是地球坐标，需要客户端进行转换。

```s
不同坐标系：地球坐标，火星坐标和百度坐标
- 地球坐标（WGS84）：国际标准，通过Core Location获取的坐标使用这个坐标系；
- 火星坐标（GCJ-02）：中国标准，高德地图使用这个坐标系；
- 百度坐标（BD-09）：百度地图使用的坐标系；

```

百度地图SDK在计算工具模块给出了现成的转换方式：

// 原始坐标
CLLocationCoordinate2D coor = CLLocationCoordinate2DMake(39.90868, 116.3956);
 
// 转换WGS84坐标至百度坐标(加密后的坐标)
NSDictionary *testdic = BMKConvertBaiduCoorFrom(coor,BMK_COORDTYPE_GPS);
 
// 解密加密后的坐标字典
// 转换后的百度坐标
CLLocationCoordinate2D baiduCoor = BMKCoorDictionaryDecode(testdic);

C.7 提供并更新反地理编码信息

反地理编码的具体实现依赖百度地图SDK。

至于更新策略，由于每次查询都是一次网络请求，所以有两种：

1. 使用时再检索，异步实现。适合用量较少的场景；
2. 定期检索，保存结果，同步实现。适合用量较大的场景；

根据实际情况，我们选用第二种。

3. cllocationmanager的distanfiler的问题：

distanceFileter能够只在移动特定距离时，才调用更新方法，配合locationManager的location属性，后者是最新的，但只是距离未达标，才没有调用更新方法，

D. 地理信息检索

负责检索工具类名为GeoSearchOperation，其是对百度地图SDK检索操作的封装。根据需求，我们为其定义如下Interface：

/// 反地理编码查询
- (void)reverseGeoCodeSearchWithCoordinate:(CLLocationCoordinate2D)coor completionHandler:(void (^)(BOOL isSuccessful, NSArray *results))handler;

/// 检索室内poi，如果city传nil，则表示使用当前定位所在城市，keyword必传
- (void)poiSearchWithCity:(NSString *)city keyword:(NSString *)keyword completionHandler:(void (^)(BOOL isSuccessful, NSArray *results))handler;

具体功能&特性如下：

D.1 使用百度地图SDK检索模块实现

在信息检索方面，由于Core Location框架提供的信息有限，本土化的第三方位置服务框架表现更优秀。

D.2 区分检索类型

两种检索类型：

1. 反地理编码：根据坐标查询街道，城市等信息；
2. poi：根据关键字，查询"兴趣点"（point of interest）；

D.3 问题

百度地图SDK的接入，会带来两个问题：

1. 百度地图SDK要求在app启动时进行注册，否则无法调用服务；
2. 百度地图服务必须配合SDK自带的定位服务使用；

因此，还需处理以下逻辑：

1. 注册百度地图SDK；
2. 封装SDK定位服务，供百度地图服务使用；

E. 注册百度地图SDK

BMKAuthentication负责注册百度地图SDK，并处理可能发生的错误。根据需求，我们为其定义如下Interface：

/// 单例，全局唯一入口
+ (instancetype)defaultAuthentication;

/// 注册百度地图
- (void)authenticate;

具体功能&特性如下：

E.1 尽早注册

在app生命周期的初始阶段，尽可能早的完成注册。由于业务围绕LBS展开，所以app在很多方面强依赖于百度SDK；无法调用SDK服务，意味着业务瘫痪。

一般来说，在app启动之初注册即可，但最好先于其他逻辑：

- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions {
    [[DDBMKAuthentication defaultAuthentication] authenticate];
    // 其他启动逻辑
}

E.2 失败重试

只在由于网络原因失败时重试，其他情况一律不重试，因为没有意义。例如，因为ak失效或配额超限而注册失败，不管怎么重试，都毫无意义。

BMKMapManager通过下述回调方法告诉我们网络是否存在问题：

- (void)onGetNetworkState:(int)iError {
    if (iError == 0) {
        self.hasNetworkFailure = NO;
    } else {
        NSLog(@"网络错误，百度地图注册失败");
        self.hasNetworkFailure = YES;
    }
}

F. 封装SDK定位服务

DDBMKLocationService是对百度地图SDK定位服务的封装。根据需求，我们为其定义如下Interface：

/// 进行定位，定位成功，代理方法被调用。注意，只定位一次。
- (void)locate;

/// delegate
@property (nonatomic, weak) id<DDBMKLocationServiceDelegate> delegate;
/** 百度 location */
@property (nonatomic, strong, readonly) BMKUserLocation *BMKUserLocation;

此外，其还定义了协议DDBMKLocationServiceDelegate，作为定位成功后的回调。

@protocol DDBMKLocationServiceDelegate <NSObject>

/// 百度sdk定位更新，会调用这个方法
- (void)BMKLocationService:(DDBMKLocationService *)BMKLocationService didUpdateBMKUserLocation:(BMKUserLocation *)userLocation;

@end

具体功能&特性如下：

F.1 仅定位一次，不持续定位

每次调用定位方法locate，仅定位一次，一旦回调，不管成功或失败，都停止，不持续定位。从而避免了在功能上与LocationService重叠，也节省了资源。

// 定位
- (void)locate {
    [self.BMKLocationService startUserLocationService];
}

#pragma mark - BMKLocationServiceDelegate

- (void)didUpdateBMKUserLocation:(BMKUserLocation *)userLocation {
    NSLog(@"百度定位成功✨");
    
    self.BMKUserLocation = userLocation;
    // 停止定位
    [self.BMKLocationService stopUserLocationService];
}

F.2 随地图对象释放，不驻留内存

由于这个类仅服务百度地图，所以其应该随着地图的创建而创建，释放而释放。

参考资料：

1. Location and Maps Programming Guide
2. 百度地图-iOSSDK-开发指南
3. 百度坐标（BD09）、国测局坐标（火星坐标，GCJ02）、和WGS84坐标系互转