私有API-修复iOS10不弹出"是否允许xxx访问数据"导致app无法联网的bug

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问题描述

iOS 10有一个系统bug：app在第一次安装时，第一次联网操作会弹出一个授权框，提示”是否允许xxx访问数据？”。而有时候系统并不会弹出授权框，导致app无法联网。

详细情况见：

iOS 10 的坑：新机首次安装 app，请求网络权限“是否允许使用数据”

iOS 10 不提示「是否允许应用访问数据」，导致应用无法使用的解决方案

关键点总结：

  • 只有iOS 10以上、国行机型、有蜂窝网络功能的设备存在这个授权问题，WiFi版的iPad没有这个问题；
  • 由于授权框是在有网络操作时才弹出的，这就导致app第一次网络访问必定失败；
  • 当出现不弹出授权框的bug时，去设置里更改任意app的蜂窝网络权限，或者打开无线局域网助理，让系统更新一下蜂窝网络相关的数据，可以解决这个bug。

这个系统bug出现时，对用户来说是很麻烦的，app也需要提供详细的提示语来应对这种情况，十分不优雅。

修复方法

春节有点空，找到了几个相关的私有API来修复这个bug。

弹出授权框

首先找到的是一个能直接弹出授权框的API。

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//Image: /System/Library/PrivateFrameworks/FTServices.framework/FTServices
@interface FTNetworkSupport : NSObject
+ (id)sharedInstance;
- (bool)dataActiveAndReachable;
@end

头文件参考：FTNetworkSupport.h

当app之前没有请求过网络权限时，调用dataActiveAndReachable会弹出”是否允许xxx访问数据？”的授权框，如果网络权限已经确定，则不会弹出。

调用方式

由于FTNetworkSupport是在PrivateFrameworks目录下，app并没有加载这个库，所以要使用里面的类前，需要用dlopen加载FTServices.framework,简单示意如下：

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#import <dlfcn.h>
//加载FTServices.framework
void * FTServicesHandle = dlopen("/System/Library/PrivateFrameworks/FTServices.framework/FTServices", RTLD_LAZY);
Class NetworkSupport = NSClassFromString(@"FTNetworkSupport");
id networkSupport = [NetworkSupport performSelector:NSSelectorFromString(@"sharedInstance")];
[networkSupport performSelector:NSSelectorFromString(@"dataActiveAndReachable")];
//卸载FTServices.framework
dlclose(FTServicesHandle);

这个API能解决网络权限导致第一个联网操作失败的问题，但是它还是存在有时候不会弹出授权框的bug。

让系统更新蜂窝网络权限数据

既然更改任意app的蜂窝网络权限后，能让app弹出授权框，那么只要找到一个方法，能让系统更新一下网络权限相关的数据就可以了。

用hopper反编译一下系统的设置app用到的库PreferencesUI.framework，找到了里面修改app网络权限的API。用到的是CoreTelephony.framework里的两个私有C函数：

CTServerConnection* _CTServerConnectionCreateOnTargetQueue(CFAllocatorRef, NSString *, dispatch_queue_t, void*/*一个block类型的参数*/)

void _CTServerConnectionSetCellularUsagePolicy(CTServerConnection *, NSString *, NSDictionary *)

大部分时间都花在测试这两个函数上了。几个月前我也研究过这两个函数尝试修复这个bug，但是那时候发现没什么作用，就不了了之了。

调用方式

要调用私有C函数，需要用dlsym，简单示意如下：

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void *CoreTelephonyHandle = dlopen("/System/Library/Frameworks/CoreTelephony.framework/CoreTelephony", RTLD_LAZY);
//用函数指针来调用私有C函数，用符号名从库里寻找函数地址
CFTypeRef (*connectionCreateOnTargetQueue)(CFAllocatorRef, NSString *, dispatch_queue_t, void*) = dlsym(CoreTelephonyHandle, "_CTServerConnectionCreateOnTargetQueue");
int (*changeCellularPolicy)(CFTypeRef, NSString *, NSDictionary *) = dlsym(CoreTelephonyHandle, "_CTServerConnectionSetCellularUsagePolicy");
//使用设置app的bundle id进行伪装
CFTypeRef connection = connectionCreateOnTargetQueue(kCFAllocatorDefault,@"com.apple.Preferences",dispatch_get_main_queue(),NULL);
//请求修改本app的网络权限为allowed，不会真的修改，只能触发系统更新一下相关的数据
changeCellularPolicy(connection, @"需要授权的app的bundle id", @{@"kCTCellularUsagePolicyDataAllowed":@YES});
dlclose(CoreTelephonyHandle);

注意，在声明connectionCreateOnTargetQueue和changeCellularPolicy函数指针时，参数类型要严格对应，如果类型错误，可能会导致系统对参数执行错误的内存管理，出现crash。CTServerConnection是私有的，是CFTypeRef的子类，所以这里可以用CFTypeRef来代替。

出现了玄学

_CTServerConnectionSetCellularUsagePolicy函数的第二个参数是需要修改的app的bundle id。在测试时，发现传入这个参数时，对象必须是用字面量语法创建的NSString，例如@"com.who.testDemo"，当传入[NSBundle mainBundle].bundleIdentifier这种动态生成的NSString时，仍然会出现不弹出授权框的bug，也就是并没有修复成功。连续测试5-10次就能重现。

不过，用

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NSMutableString *bundleIdentifier = [NSMutableString stringWithString:@"com.who"];
[bundleIdentifier appendString:@".testDemo"];

这样的字符串也没问题。相同点是最终都是来自字面量语法创建的NSString。

这个玄学问题目前还没有找到原因。

研究了一下字面量创建出的NSString，的确是有些特殊的。参考：Constant Strings in Objective-C。它是一个__NSCFConstantString类型的字符串，在app的整个生命周期内，这个对象的内存都不会被释放。难道iOS的XPC对使用到的字符串还有要求？

时间有限，这个问题以后再研究吧。

用控制台跟踪进程间通信

这几个私有API都用了进程间通信，要进行调试跟踪有点麻烦。

可以使用Mac上的控制台查看设备的实时log，寻找通信行为。打开控制台app，在左侧选择连接到Mac的iOS设备，就可以看到设备log了。

下面是调用了_CTServerConnectionSetCellularUsagePolicy之后的log，传入bundle id时用的是字面量创建的字符串：
使用字面量字符串传入bundle id
高亮的那行是测试demo打的log，可以认为就是在这里调用了_CTServerConnectionSetCellularUsagePolicy，
可以看到，调用之后系统更新了本app的权限状态。CommCenter就是这几个私有API通信的对应进程，用于管理设备的网络。参考CommCenter - The iPhone Wiki。

下面是用[NSBundle mainBundle].bundleIdentifier传入_CTServerConnectionSetCellularUsagePolicy的第二个参数时的log：
使用动态创建的字符串传入bundle id
没有看到系统更新app权限的相关log，进程间通信可能失败了。因此可以确定，使用_CTServerConnectionSetCellularUsagePolicy时必须传入字面量语法创建的字符串。

检查网络权限情况

由于dataActiveAndReachable里面有异步操作，所以不能立即用dlclose卸载FTServices.framework。解决方法是监听到蜂窝权限开启时再卸载。

CoreTelephony里的CTCellularData可以用来监测app的蜂窝网络权限，并且这不是个私有API。你也可以用它来帮助用户检测蜂窝权限是否被关闭，并给出提示，防止出现用户关了网络权限导致app无法联网的情况。

CTCellularData的头文件如下：

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typedef NS_ENUM(NSUInteger, CTCellularDataRestrictedState) {
truekCTCellularDataRestrictedStateUnknown,//权限未知
truekCTCellularDataRestricted,//蜂窝权限被关闭，有 网络权限完全关闭 or 只有WiFi权限 两种情况
truekCTCellularDataNotRestricted//蜂窝权限开启
};
@interface CTCellularData : NSObject
///权限更改时的回调
@property (copy, nullable) CellularDataRestrictionDidUpdateNotifier cellularDataRestrictionDidUpdateNotifier;
///当前的蜂窝权限
@property (nonatomic, readonly) CTCellularDataRestrictedState restrictedState;
@end

使用方法：

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#import <CoreTelephony/CTCellularData.h>
CTCellularData *cellularDataHandle = [[CTCellularData alloc] init];
cellularDataHandle.cellularDataRestrictionDidUpdateNotifier = ^(CTCellularDataRestrictedState state) {
        //蜂窝权限更改时的回调
    };

使用时需要注意的关键点：

  • CTCellularData只能检测蜂窝权限，不能检测WiFi权限。
  • 一个CTCellularData实例新建时，restrictedState是kCTCellularDataRestrictedStateUnknown，之后在cellularDataRestrictionDidUpdateNotifier里会有一次回调，此时才能获取到正确的权限状态。
  • 当用户在设置里更改了app的权限时，cellularDataRestrictionDidUpdateNotifier会收到回调，如果要停止监听，必须将cellularDataRestrictionDidUpdateNotifier设置为nil。
  • 赋值给cellularDataRestrictionDidUpdateNotifier的block并不会自动释放，即便你给一个局部变量的CTCellularData实例设置监听，当权限更改时，还是会收到回调，所以记得将block置nil。

检测国行机型和是否有蜂窝功能

非国行机型，以及没有蜂窝功能的设备是不需要进行修复的。因此也要寻找相关的私有API进行检测。

用到的私有API如下：

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//Image: /System/Library/PrivateFrameworks/AppleAccount.framework/AppleAccount
@interface AADeviceInfo : NSObject
///是否有蜂窝功能
- (bool)hasCellularCapability;
///设备的区域代码，例如国行机就是CH
- (id)regionCode;
@end

头文件参考：AADeviceInfo.h

使用方式和FTServices.framework类似，不再重复。

测试修复是否成功的方法

我的测试方式是每次运行都修改项目的bundle identifier和display name，让系统每次都把它当做一个新app，使用Release模式，测试是否每次都能够弹出授权框。由于需要不断修改bundle identifier，写了个脚本在每次build时自动运行，会自动累加几个地方的bundle identifier后面的数字。demo里已经附带了这个脚本。

你也可以测试一下不执行修复时，进行联网操作是否会弹出授权框。我的测试结果是大约运行5-10次时，就会出现不弹出授权框的bug。需要把项目改为Release模式才能出现，Debug模式下不会出bug。

注意，由于build后自动累加的关系，ZIKCellularAuthorization.h里的AppBundleIdentifier是下一次app运行时的值。如果你觉得这个脚本把你搞晕了，可以在Build Phases/Run Script里关掉，在sh ${PROJECT_DIR}/IncreaseBundleId.sh前面加个#注释掉就行了。

没有测试覆盖安装同一个bundle identifier的app，或者更新了版本号的app是否也会出现这个bug，现在是认为只有第一次安装时才会出现bug。

工具代码和Demo

地址在ZIKCellularAuthorization，用到的私有API已经经过混淆。测试前记得先把Build Configuration改为Release模式。有帮助请点个Star~

参考

iOS 10 的坑：新机首次安装 app，请求网络权限“是否允许使用数据”

iOS 10 不提示「是否允许应用访问数据」，导致应用无法使用的解决方案