在移動應用開發中，應用未啟動時的通知推送是提升用戶體驗的核心需求之一。當用戶未主動啟動 App 時，如何通過手機通知欄觸達用戶，確保關鍵信息（如訂單提醒、系統警報）不丟失？本文將嘗試解析從 系統推送服務集成 到 消息存儲與喚醒 的全鏈路實現方案，涵蓋 Android（FCM）、iOS（APNs）、Spring Boot 服務端與 Redis 存儲的完整技術棧。
一、核心問題與架構設計
1.1 核心問題定義
需求的核心是：當 App 處于后臺或未啟動狀態時，服務器需將通知推送至手機，通過系統通知欄提示用戶。關鍵挑戰包括：
- App 離線：無法通過傳統長連接（如 SSE/WebSocket）直接推送。
- 用戶無感知：需通過系統級通知（通知欄）觸發用戶注意。
- 消息完整性：用戶打開 App 后需完整查看所有離線通知。
1.2 整體架構設計
方案核心依賴 系統推送服務（觸發通知欄）與 Redis 消息存儲（持久化未讀消息），架構圖如下：
二、客戶端集成：獲取設備 Token 與上報
系統推送的前提是獲取設備的唯一標識（Token），Android（FCM）與 iOS（APNs）的 Token 獲取與上報邏輯不同。
2.1 Android：集成 FCM 獲取 Token
FCM（Firebase Cloud Messaging）是 Android 官方推送服務，自動為設備生成唯一 Token。
2.1.1 配置 Firebase 項目
- 登錄 https://console.firebase.google.com/，創建新項目。
- 在項目設置中添加 Android 應用（輸入包名，如
com.example.app）。 - 下載
google-services.json，放入 Android 項目的app/目錄。
2.1.2 集成 FCM SDK 并獲取 Token
在 build.gradle（Module: app）中添加依賴：
dependencies {implementation 'com.google.firebase:firebase-messaging:23.6.0'
}
通過 FirebaseMessagingService 監聽 Token 生成：
class MyFirebaseMessagingService : FirebaseMessagingService() {// Token 生成或刷新時回調override fun onNewToken(token: String) {super.onNewToken(token)// 上報 Token 到服務器（關聯用戶 ID）reportDeviceTokenToServer(token)}private fun reportDeviceTokenToServer(token: String) {val userId = getCurrentUserId() // 用戶登錄后獲取val retrofit = Retrofit.Builder().baseUrl("https://your-server.com/").addConverterFactory(GsonConverterFactory.create()).build()val service = retrofit.create(DeviceTokenApi::class.java)service.registerDeviceToken(userId, token).enqueue(object : Callback<Void> {override fun onResponse(call: Call<Void>, response: Response<Void>) {Log.d("FCM", "Token 上報成功")}override fun onFailure(call: Call<Void>, t: Throwable) {Log.e("FCM", "Token 上報失敗: ${t.message}")// 本地緩存 Token，后續重試}})}
}// 設備 Token 上報接口
interface DeviceTokenApi {@POST("device-token/register")fun registerDeviceToken(@Query("userId") userId: String,@Query("token") token: String): Call<Void>
}
2.2 iOS：集成 APNs 獲取 Token
APNs（Apple Push Notification service）是 iOS 官方推送服務，需通過證書認證。
2.2.1 生成 APNs 證書
- 登錄 https://developer.apple.com/account/，創建“推送通知”證書（開發/生產環境）。
- 導出
.p12證書（用于服務器端簽名推送請求）。
2.2.2 配置 Xcode 項目
- 在 Xcode 中啟用“Push Notifications”能力，確保 Bundle ID 與開發者后臺一致。
- 在
AppDelegate中監聽 Token 生成：
@UIApplicationMain
class AppDelegate: UIResponder, UIApplicationDelegate {func application(_ application: UIApplication, didFinishLaunchingWithOptions launchOptions: [UIApplication.LaunchOptionsKey: Any]?) -> Bool {UNUserNotificationCenter.current().delegate = selfapplication.registerForRemoteNotifications()return true}// 獲取設備 Token 成功func application(_ application: UIApplication, didRegisterForRemoteNotificationsWithDeviceToken deviceToken: Data) {let token = deviceToken.map { String(format: "%02.2hhx", $0) }.joined()reportDeviceTokenToServer(token)}private func reportDeviceTokenToServer(_ token: String) {let userId = getCurrentUserId() // 用戶登錄后獲取let url = URL(string: "https://your-server.com/device-token/register")!var request = URLRequest(url: url)request.httpMethod = "POST"request.httpBody = try? JSONEncoder().encode(["userId": userId, "token": token])URLSession.shared.dataTask(with: request) { _, _, error inif let error = error {print("Token 上報失敗: \(error.localizedDescription)")// 本地緩存 Token，后續重試} else {print("Token 上報成功")}}.resume()}
}
三、服務端開發：推送觸發與消息存儲
3.1 系統推送服務集成
服務器需通過 FCM 向 Android 設備推送，通過 APNs 向 iOS 設備推送。
3.1.1 FCM 推送實現（Android）
使用 Firebase Admin SDK 發送推送：
@Component
public class FcmPushClient {private final FirebaseApp firebaseApp;public FcmPushClient() throws IOException {// 加載 google-services.jsonFirebaseOptions options = new FirebaseOptions.Builder().setCredentials(GoogleCredentials.fromStream(getClass().getResourceAsStream("/google-services.json"))).build();FirebaseApp.initializeApp(options);this.firebaseApp = FirebaseApp.getInstance();}public void sendFcmNotification(String deviceToken, NotificationMessage message) {FirebaseMessaging messaging = FirebaseMessaging.getInstance(firebaseApp);Message fcmMessage = Message.builder().setToken(deviceToken).putAllData(buildFcmData(message)).build();try {String response = messaging.send(fcmMessage);log.info("FCM 推送成功，響應: {}", response);} catch (FirebaseMessagingException e) {log.error("FCM 推送失敗: {}", e.getMessage());// 記錄失敗 Token，后續清理}}private Map<String, Object> buildFcmData(NotificationMessage message) {Map<String, Object> data = new HashMap<>();data.put("title", message.getTitle()); // 通知標題data.put("body", message.getContent()); // 通知內容data.put("click_action", "OPEN_ORDER_DETAIL"); // 點擊 Actiondata.put("orderId", message.getOrderId()); // 跳轉參數return data;}
}
3.1.2 APNs 推送實現（iOS）
使用 pushy 庫發送 APNs 推送：
@Component
public class ApnsPushClient {private final ApnsClient apnsClient;public ApnsPushClient(@Value("${apns.cert-path}") String certPath,@Value("${apns.team-id}") String teamId,@Value("${apns.key-id}") String keyId,@Value("${apns.bundle-id}") String bundleId) throws Exception {ApnsSigningKey signingKey = ApnsSigningKey.loadFromPkcs8File(new File(certPath), teamId, keyId);this.apnsClient = new ApnsClientBuilder().setSigningKey(signingKey).setApnsServer(ApnsClientBuilder.PRODUCTION_APNS_HOST).build();}public void sendApnsNotification(String deviceToken, NotificationMessage message) {ApnsNotification apnsNotification = new ApnsNotification(deviceToken,new ApnsPayloadBuilder().setAlertTitle(message.getTitle()).setAlertBody(message.getContent()).setSound("default").setBadge(1).build());apnsNotification.getCustomData().put("orderId", message.getOrderId());try {Future<PushNotificationResponse<ApnsNotification>> future = apnsClient.sendNotification(apnsNotification);PushNotificationResponse<ApnsNotification> response = future.get();if (!response.isAccepted()) {log.error("APNs 推送失敗: {}", response.getRejectionReason());}} catch (Exception e) {log.error("APNs 推送異常: {}", e.getMessage());}}
}
3.2 消息存儲：Redis 持久化未讀通知
使用 Redis 存儲未讀通知，確保用戶打開 App 后能拉取所有未讀消息。
3.2.1 消息實體設計
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class AppNotification {private String notificationId; // 全局唯一 ID（UUID）private String userId; // 用戶 IDprivate String title; // 通知標題（通知欄顯示）private String content; // 通知內容（通知欄顯示）private String jumpUrl; // 點擊跳轉鏈接（如訂單詳情頁）private long timestamp; // 時間戳（毫秒級）private int priority; // 優先級（1-高，2-普通）private boolean isRead; // 是否已讀（默認 false）
}
3.2.2 Redis 存儲服務實現
@Service
@RequiredArgsConstructor
public class NotificationStorageService {private final RedisTemplate<String, AppNotification> redisTemplate;private final ObjectMapper objectMapper;// 存儲未讀通知到 Redis ZSET（按時間排序）public void saveUnreadNotification(AppNotification notification) {String key = "app_notifications:" + notification.getUserId();try {String value = objectMapper.writeValueAsString(notification);redisTemplate.opsForZSet().add(key, value, notification.getTimestamp());redisTemplate.expire(key, 7, TimeUnit.DAYS); // 7 天過期} catch (JsonProcessingException e) {log.error("通知序列化失敗: {}", e.getMessage());throw new RuntimeException("通知存儲失敗");}}// 拉取未讀通知（最近 20 條，按時間倒序）public List<AppNotification> fetchUnreadNotifications(String userId) {String key = "app_notifications:" + userId;Set<String> notifications = redisTemplate.opsForZSet().range(key, 0, 19);return notifications.stream().map(this::deserializeNotification).collect(Collectors.toList());}private AppNotification deserializeNotification(String json) {try {return objectMapper.readValue(json, AppNotification.class);} catch (JsonProcessingException e) {log.error("通知反序列化失敗: {}", e.getMessage());return null;}}
}
3.3 推送觸發邏輯：在線/離線判斷
服務器需判斷 App 是否在線（通過心跳或 SSE 連接狀態），決定是否觸發系統推送。
@Service
@RequiredArgsConstructor
public class NotificationService {private final FcmPushClient fcmPushClient;private final ApnsPushClient apnsPushClient;private final NotificationStorageService storageService;private final DeviceTokenService deviceTokenService;private final RedisTemplate<String, String> redisTemplate;public void sendNotification(NotificationMessage message) {String userId = message.getUserId();String deviceToken = deviceTokenService.getDeviceToken(userId);if (deviceToken == null) {log.warn("用戶 {} 無有效設備 Token，無法推送", userId);return;}AppNotification notification = AppNotification.builder().notificationId(UUID.randomUUID().toString()).userId(userId).title(message.getTitle()).content(message.getContent()).jumpUrl(message.getJumpUrl()).timestamp(System.currentTimeMillis()).priority(message.getPriority()).isRead(false).build();// 判斷 App 是否在線（通過 Redis 心跳記錄）boolean isAppOnline = redisTemplate.hasKey("app_heartbeat:" + userId);if (isAppOnline) {// 在線：通過 SSE 實時推送（略）sseService.pushToUser(userId, notification);} else {// 離線：觸發系統推送 + 存儲if (deviceToken.startsWith("fcm_")) {fcmPushClient.sendFcmNotification(deviceToken, message);} else if (deviceToken.startsWith("apns_")) {apnsPushClient.sendApnsNotification(deviceToken, message);}storageService.saveUnreadNotification(notification);}}
}
四、用戶喚醒與跳轉實現
用戶點擊通知后，App 需喚醒并跳轉至指定頁面（如訂單詳情頁）。
4.1 Android：通知點擊跳轉
通過 PendingIntent 配置跳轉目標：
object NotificationUtils {fun showNotification(context: Context, notification: AppNotification) {createNotificationChannel(context)val intent = Intent(context, OrderDetailActivity::class.java).apply {putExtra("orderId", extractOrderIdFromJumpUrl(notification.jumpUrl))flags = Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK or Intent.FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TASK}val pendingIntent = PendingIntent.getActivity(context,0,intent,PendingIntent.FLAG_UPDATE_CURRENT or PendingIntent.FLAG_IMMUTABLE)val notificationBuilder = NotificationCompat.Builder(context, "order_channel").setContentTitle(notification.title).setContentText(notification.content).setSmallIcon(R.drawable.ic_order_notification).setContentIntent(pendingIntent).setAutoCancel(true).build()val manager = context.getSystemService(NotificationManager::class.java)manager.notify(notification.notificationId.hashCode(), notificationBuilder)}private fun extractOrderIdFromJumpUrl(jumpUrl: String): String {val pattern = Pattern.compile("orderId=(\\w+)")val matcher = pattern.matcher(jumpUrl)return if (matcher.find()) matcher.group(1) else ""}
}
4.2 iOS：通知點擊跳轉
通過 UNUserNotificationCenterDelegate 處理點擊事件：
extension AppDelegate: UNUserNotificationCenterDelegate {func userNotificationCenter(_ center: UNUserNotificationCenter, didReceive response: UNNotificationResponse, withCompletionHandler completionHandler: @escaping () -> Void) {let userInfo = response.notification.request.content.userInfoif let jumpUrl = userInfo["jumpUrl"] as? String {if let url = URL(string: jumpUrl) {let components = URLComponents(url: url, resolvingAgainstBaseURL: true)if let orderId = components?.queryItems?.first(where: { $0.name == "orderId" })?.value {let orderDetailVC = OrderDetailViewController()orderDetailVC.orderId = orderIdif let rootVC = window?.rootViewController {rootVC.navigationController?.pushViewController(orderDetailVC, animated: true)}}}}completionHandler()}
}
五、關鍵優化與注意事項
5.1 推送可靠性保障
- Token 校驗：定期清理無效 Token（如用戶卸載 App 后，FCM/APNs 會返回
InvalidToken錯誤）。 - 重試機制：推送失敗時自動重試 3 次（使用 Spring Retry 注解）。
- 持久化存儲：Redis 開啟 RDB+AOF 持久化，防止服務端宕機導致消息丟失。
5.2 用戶體驗優化
- 通知優先級：高優先級通知（如支付成功）設置
priority: 1，確保立即顯示；普通通知（如系統公告）設置priority: 2。 - 去重邏輯：為每條通知生成全局唯一 ID（UUID），客戶端記錄已讀 ID，避免重復展示。
- 過期策略：設置 Redis 過期時間（如 7 天），自動清理長期未讀的舊消息。
5.3 多平臺適配
| 平臺 | 系統推送服務 | 設備 Token 格式 | 通知點擊跳轉實現 |
|---|---|---|---|
| Android | FCM | 以 fcm_ 開頭的字符串 | 配置 PendingIntent 跳轉目標 Activity |
| iOS | APNs | 以 apns_ 開頭的字符串 | 監聽 UNUserNotificationCenter 事件 |
六、總結
通過 系統推送服務（APNs/FCM） 觸發手機通知欄提醒，結合 Redis 消息存儲 確保消息持久化，最終實現了“App 未啟動時用戶仍能感知通知”的目標。核心流程如下：
- 客戶端集成：Android 集成 FCM，iOS 集成 APNs，獲取設備 Token 并上報服務器。
- 服務器推送：判斷 App 離線時，通過系統推送發送通知，并存儲消息到 Redis。
- 用戶喚醒：用戶點擊通知后，App 被喚醒并跳轉至指定頁面，完成通知閉環。
該方案兼顧實時性與可靠性，適用于外賣、網約車、即時通訊等需要離線通知的場景。實際開發中可根據業務需求擴展功能（如多設備支持、短信補發），進一步提升用戶體驗。
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