Companion App — 什么是伴侣应用，开发配套应用程序

什么是 Companion App — 可穿戴设备应用？

Companion App — 适用于 Apple Watch 或 Wear OS 可穿戴设备的应用程序，与主 iOS 或 Android 应用一起提供。主要目标是将功能扩展到手腕：快速查看信息、回复消息、控制音乐、跟踪锻炼。如果在构建中包含，Companion App 会在主应用安装到手机时自动安装到手表上。

架构 Companion 应用包括两个组件：iOS/Android 应用（主）和 watchOS/Wear OS 应用（伴侣）。它们之间的通信通过系统 API 进行：Apple 使用 WatchConnectivity，Google 使用 Wearable Data Layer。数据通过蓝牙或 Wi-Fi 在后台传输 — 用户看不到同步过程。手表上的应用可以有自己独立的 UI，与移动端不同，适配小屏幕。

Companion 应用的类型 根据对手机的依赖程度而不同。镜像应用显示来自手机的数据副本，无连接时无法工作。解耦应用有自己的逻辑，缓存数据，并在与手机断开连接时保留部分功能。独立应用（watchOS 6+ 和 Wear OS 3+）可以在没有手机的情况下安装，并完全自主运行，拥有自己的网络访问权限。

WatchConnectivity：iPhone 和 Apple Watch 的同步

WatchConnectivity — Apple 用于 iPhone 和 Apple Watch 之间双向通信的框架。提供四种数据传输机制：Application Context（最后已知状态）、File Transfer（任意大小的文件）、User Info（保证送达的数据字典）和 Interactive Messaging（实时双向通信）。系统根据距离和信号质量自动选择蓝牙或 Wi-Fi。

import WatchConnectivity

class PhoneSessionManager: NSObject, WCSessionDelegate {
    func activateSession() {
        WCSession.default.delegate = self
        WCSession.default.activate()
    }
    func sendWorkoutData(_ data: WorkoutData) {
        let dict = ["heartRate": data.heartRate,
                     "calories": data.calories] as [String: Any]
        WCSession.default.transferUserInfo(dict)
    }
    func session(_: WCSession,
               didReceiveUserInfo: [String: Any]) {
        DispatchQueue.main.async {
            NotificationCenter.default.post(
                name: .workoutDataReceived,
                object: didReceiveUserInfo)
        }
    }
}

Interactive Messaging — WatchConnectivity 唯一具有实时保证送达的机制。在有活跃连接的情况下，消息在 200-500 毫秒内发送并收到回复。用于需要即时响应的操作：开始锻炼、确认付款、打开智能家居门。会话必须在两个设备上都处于活跃状态 — 如果手表被锁定或应用在后台，则不保证送达。

File Transfer API 用于大量数据 — 图片、音频文件、导出的锻炼数据。即使在应用关闭的情况下，文件也在后台传输。限制 — 队列中最多 10 个同时传输。Application Context — 最经济的机制：只传输最后状态，取消之前未发送的上下文。适用于同步设置和当前状态。

Wearable Data Layer：Android 和 Wear OS 的同步

Wearable Data Layer — 来自 Google Play Services 的 API，用于 Android 设备和 Wear OS 手表之间的数据同步。提供三种协议：DataItem（键值对同步）、MessageClient（单向消息）和 ChannelClient（流式数据传输）。DataItems 通过 Google Cloud 自动同步 — 如果手机不可用，数据在连接恢复时送达。

class WearableSyncService : WearableListenerService() {
    override fun onDataChanged(dataEvents: DataEventBuffer) {
        dataEvents.forEach { event ->
            when (event.type) {
                DataEvent.TYPE_CHANGED -> {
                    val uri = event.dataItem.uri
                    val path = uri.path // /锻炼/心率
                    val data = DataMapItem
                        .fromDataItem(event.dataItem)
                        .dataMap
                    val bpm = data.getInt("bpm")
                    updateUI(bpm)
                }
            }
        }
    }
}

MessageClient — 发送带有路径和字节数组的单向消息。用于命令：「开始锻炼」、「暂停音乐」。如果设备已连接，消息保证送达。要在 Wear OS 上接收消息，请实现 WearableListenerService 并在清单中注册。MessageClient 不支持自动缓存 — 如果手表断开连接，消息将丢失。

ChannelClient — 用于流式数据的协议：音频、视频、连续传感器数据流。打开双向通道来传输字节数组。仅在 Wear OS 2.0+ 上支持。ChannelClient 可用于通过蓝牙将音频从手机传输到手表进行通话，以及通过手机将外部蓝牙传感器（心率监测器、自行车电脑）的数据中继到手表。

Companion 应用在手表上的自主运行

自主运行 — Companion 应用在未连接手机的情况下执行功能的能力。在带有蜂窝模块的 watchOS 上，应用直接通过 eSIM 发送网络请求。在带有 LTE 的 Wear OS 上，有类似的功能可用。即使没有蜂窝模块，手表也会缓存来自手机的最新数据，并在断开连接时显示 — 用户看到的是最后一次同步时的最新信息。

数据缓存 — 自主运行的关键要素。应用应将最后接收的状态保存到手表的本地存储中。在 watchOS 上使用 UserDefaults 或 CoreData，在 Wear OS 上使用 Room Database 或 DataStore。连接恢复时，缓存通过后台同步更新。如果数据过期超过 24 小时，应用将显示「请更新与手机的连接」提示。

适用于有限屏幕的可穿戴 UI 手表的屏幕为 1.5-2 英寸 — companion 应用的界面应尽可能简洁。Apple 推荐在 watchOS 上使用单列 NavigationView，Google 推荐在 Wear OS 上使用卡片列表配合滑动导航。按钮大小应至少为 44pt 以确保舒适的触摸。避免文本输入字段 — 使用预设回复、语音输入或 Digital Crown 滚轮。

节能设计 — Companion 应用不应在几小时内耗尽手表电池。使用最小间隔的后台更新。在 watchOS 上，WatchConnectivity 在电池电量低时暂停传输，充电后恢复。在 Wear OS 上，Wearable Data Layer 自动将小传输合并为一个以节省能源。抬腕 — 仅在用户抬起手腕时更新 UI。

开发 Companion 应用的最佳实践

Companion 应用的架构 应考虑可能的连接丢失来设计。使用 Repository 模式：手机上的单一数据源与手表上的本地仓库同步。手表上的 ViewModel 订阅本地仓库，并独立于连接状态显示数据。连接恢复时，手表上的 Repository 通过 WatchConnectivity 或 Wearable Data Layer 请求数据并更新本地存储。

class WorkoutRepository constructor(
    private val localStorage: WorkoutDao,
    private val wearableClient: WearableClient
) {
    val workoutFlow: Flow<Workout?> = merge(
        localStorage.observeWorkout(),
        wearableClient.observeWorkout()
            .onEach { localStorage.save(it) }
    )
}

测试 Companion 应用需要在真实手表或模拟器上进行验证。Xcode 支持 Apple Watch 模拟器与 iPhone 模拟器配对 — 无需物理设备即可测试 WatchConnectivity。Android Studio 包含支持 Wearable Data Layer 的 Wear OS 模拟器。关键测试用例：传输过程中连接丢失、电池电量低、两个 companion 应用同时运行以及在独立手表上无需手机安装。

发布 Companion 应用 在 watchOS 上无需单独上传到 App Store — 该应用包含在 iOS 二进制文件中，并自动提供安装到手表。在 Wear OS 上，companion 应用单独发布在 Google Play 中，但通过相同的包与主应用连接。iOS 上的 App Group 和 Android 上的 sharedUserId 允许主应用和 companion 应用使用共享数据存储。