Android优化(三)_延迟电池续航时间

时间 2019-11-17

原文原文链接

性能优化总纲：

大概会花一个月左右的时间出7-8个专题来分享一下在工做和学习中积累下来的Android性能优化经验。html

但愿你们会持续关注。python

如今是专题三：电池电量优化android

但这也仅仅是为你们提供一些思路与较为全面的总结，算不上什么，但愿有错误或问题在下面评论。算法

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最后完结之后会将思惟导图与优化框架整理出来，请期待。性能优化

题记

电池虽小，地位却很是重要。移动设备使用电池，作任何事情都要费电。而大多数状况下，白天不多有机会给电池充电，哪怕你带了电宝，也可能出现不够用的状况。服务器

而做为开发者，若是你的程序被用户发现耗电量过多很容易被卸载，不再用，是很是致命的，所以咱们要制定一系列解决方案，防止此类事情发生。网络

本章带领你们探讨如何测量电池的使用量，以及便可以省电，又不影响用户体验的方法。app

1、电池

通常来讲，充满电的状态能够保证手机正常使用1-2天，除去屏幕和CPU所消耗的电量之外，设备使用多少电量严重以来全部应用都作了什么，也就是取决于你的应用是如何设计和实现的。通常有以下功能：框架

执行代码(显而易见)

数据传输(上传和下载，使用WiFi，2G,3G,4G)

定位

传感器

渲染图像

唤醒任务在学习如何最大限度的减小耗电量以前，咱们想要有办法来测量。

测量电池用量

一、Battery Historian

Battery Historian是Android 5.0开始引入的新API。经过下面的指令，能够获得设备上的电量消耗信息：

$ adb shell dumpsys batterystats > xxx.txt  //获得整个设备的电量消耗信息
$ adb shell dumpsys batterystats > com.package.name > xxx.txt //获得指定app相关的电量消耗信息复制代码

获得了原始的电量消耗数据以后，咱们须要经过Google编写的一个python脚本把数据信息转换成可读性更好的html文件：

$ python historian.py xxx.txt > xxx.html复制代码

打开这个转换事后的html文件，能够看到相似TraceView生成的列表数据，这里的数据信息量很大，这里就不展开了。

3) Track Battery Status & Battery Manager

咱们能够经过下面的代码来获取手机的当前充电状态：

IntentFilter filter=new IntentFilter(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED);
Intent batteryStatus=this.registerReceiver(null,filter);
int chargePlug = batteryStatus.getIntExtra(BatteryManager.EXTRA_PLUGGED,-1);
boolean acCharge=(chargePlug==BatteryManager.BATTERY_PLUGGED_AC);
if(acCharge){
    Log.v(LOG_TAG,“Thephoneischarging!”);
}复制代码

在上面的例子演示了如何当即获取到手机的充电状态，获得充电状态信息以后，咱们能够有针对性的对部分代码作优化。好比咱们能够判断只有当前手机为AC充电状态时才去执行一些很是耗电的操做。

private boolean checkForPower(){

IntentFilter filter=new IntentFilter(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED);
Intent batteryStatus=this.registerReceiver(null,filter);
int chargePlug  = batteryStatus.getIntExtra(BatteryManager.EXTRA_PLUGGED,-1);
boolean usbCharge=(chargePlug==BatteryManager.BATTERY_PLUGGED_USB);
boolean acCharge=(chargePlug==BatteryManager.BATTERY_PLUGGED_AC);
boolean wirelessCharge=false;
if(Build.VERSION.SDK_INT>=Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR1){
    wirelessCharge=(chargePlug==BatteryManager.BATTERY_PLUGGED_WIRELESS);
}
    return(usbCharge||acCharge||wirelessCharge);
}复制代码

二、另外一种方法获得耗电量

APP获取电量算法。通过查看源码，咱们看到app计算电量的算法以下：

在主Activity里面 info.getBatteryStats() 就搞定了。首先 load（），若是load失败，走CPU时间计算，经过getAppListCpuTime这样函数。 CPU的时间计算，有3个核心步骤：

ActivityManager遍历runningApp进程，获取对应pid
getAppProcessTime（pid）经过读取/proc/pid/stat文件，拿取APP在CPU的运行时间。
从新为BatterySipper附值：+time；

获取APP消耗 processAppUsage();也分三步走：

经过PowerProfile 获取cpu的速度层次（speedsteps），方便后面使用
根据不一样CPU的速度等级，计算cpu在某个速度下的电量，mA毫安
mPowerProfile.getAveragePower(PowerProfile.POWERCPUACTIVE,p)

不少地方都用到这个API获取power。那它究竟作了些什么呢? 查看系统源码能够知道：

实际上这句话是获取1个叫PowerMap的数据结果，得到电量。而PoweMap的赋值，是来源于com.android.internal.R.xml.powerprofile 的文件。关于该文件的获取 android-版本号/core/res/res/xml/powerprofile.xml

计算各类耗电量的详细算法是：来自深刻浅出Android App耗电量统计总结App耗电量计算公式：(

Uid_Power（App耗电量，单位:mAh） = Uid_Power1 + Uid_Power2 + Uid_Power3 + Uid_Power4 + Uid_Power5

Uid_Power1 = （Process1_Power + … + ProcessN_Power）;

Process_Power = （CPUSpeed_Time * POWER_CPU_ACTIVE）；

Uid_Power2 = PartialWakeLock_Time * POWER_CPU_WAKE

Uid_Power3 = ( tcpBytesReceived + tcpBytesSent ) * averageCostPerByte

Uid_Power4 = wifiRunningTimeMs * POWER_WIFI_ON

Uid_Power5 = （Sensor1_Power + … + SensorN_Power）

Sensor_Power = Sensor_Time * Power_Sensor

2、禁用电池广播

系统除了定义了ACTION_BATTERY_CHANGED包含了电池信息，还定义了应用可使用的4个广播Intent:

ACTION_BATTERY_LOW

ACTION_BATTERY_OKAY

ACTION_POWER_CONNECRED

ACTION_POWER_DISCONNECTED

当咱们在一个广播接收器接收系统发送的这四个广播时，只要有一个发生，应用就会启动。这样有一个严重的缺陷，若是你在前台运行时，是没有问题的，可是若是在后台时，还出现Toast消息(非系统提醒)，就有可能干扰其余应用，损害用户体验。

因此咱们有一个很好的解决：

只有当应用在前台运行时才能够启用广播
步骤：一、广播接收器默认必须是禁用 二、广播接收器必须在onResume()中启用，在onPause()被禁用

3、控制网络

如今基本全部的应用都必须在设备和服务器之间传递数据，就像获取电池状态同样，应用须要获取设备商的网络连接信息。ConnectivityManager类提供了API。供应用调用以此访问网络信息。 Android设备一般由多个数据链接:

Bluetooth
Ethernet
Wi_Fi
WiMax
移动网络(EDGE、UMTS、LTE)

为了最大限度延长电池的使用时间，咱们须要直到以下事情：

后台数据设置
数据传输频度

后台数据

能够经过下面这个方法来获取后台数据的设置，不过在4.0之后，这个方法始终返回为true，当强行不容许时，网络会断开。

ConnectivityManager的getBackgroundDataSetting()复制代码

数据传输

传输速率的差别很是大，从小于每秒100Kb的GPRS数据链接到每秒几Mb的LTE或Wifi都有。除了链接类型，NetWorkInfo类还指定了链接的子类型，例如：

NETWORK_TYPE_GPRS(API 1)
NETWORK_TYPE_LTE(API 11)
NETWORK_TYPE_HSPAP(API 13)

若是建立和部署了新技术，也会增长新的子类型。留意一下每一个SDK版本的改动。

人们都习惯更快的链接，即便WiFi芯片耗电量比较多，但Wifi的速率和免费可让数据在最短期最小成本完成传输，从而下降电池消耗。

若是能控制数据的传输类型，就能够现压缩数据，再传输到设备上。虽然解压缩数据耗费CPU，也多用了些电量，但传输速度大大加快，数据通信设备能够很快关闭，从而延长了电池寿命。一般咱们这么作：

使用GZIP压缩文本数据，使用GZIPInputStream类访问数据；
使用匹配设备分辨率的资源(好比：没必要为320480的屏幕下载19201080的图片)

4、定位

如今不少的App都会作一件事：获取你的定位信息。一些用户可能愿意牺牲电池寿命来频繁的更新位置，而其余人定远县志更新次数，以确保设备点亮不会很快消耗完，因此须要提供不一样的昔阳县来知足用户需求。

一、注销监听器仍是和处理广播那样，在onPause()中调用removeUpdates()能够注销监听器。

二、而且能够用requestLocationUpdates()调整更新频率。选择合适的时间间隔和最小间隔距离能够适应不一样的场景。

三、经过选择不一样的位置服务来控制，以下：

GPS定位
WIFI定位
基站定位
AGPS定位

这四种定位的概念想必大多数都知道了，不知道的戳这里

5、传感器

传感器是个颇有意思的东西，与定位服务有点相似：应用向特定的传感器注册监听器，得到更新通知。

也是能够经过下降通知频率来省点，因为，每一个设备不一样，应用能够测量这4种延迟通知的频率，选择兼顾用户体验和省点的那一个。另外一种策略是，当发现值不变化时，使用NORMAL或UI延迟，当发现有忽然变化的时候，且话到GAME或FASTEST延迟。以下：

SENSOR_DELAY_NORMAL

SENSOR_DELAY_UI

SENSOR_DELAY_GAME

SENSOR_DELAY_FASTEST

6、图形

应用花费了不少时间在屏幕上画东西，不管是使用GPU渲染的3D游戏仍是使用CPU的日历程序，都想只以最少的代价赖在屏幕上展现指望的结果，以延长电池寿命。

如前所述，CPU非全速时使用的电量相对少一些。现代的CPU使用动态调频喝点呀来节省电力和减小发热量。这两种技术一般一块儿使用，成为DVFS技术(动态电压和频率调整)，Linux的内核、Android以及现代处理器都支持这种技术。

虽然你不能直接控制电压和频率，或将内部组建断电，但能够控制应用渲染的方式。流畅的帧速率仍是要达到的。虽然在Android上帧率有上线（每秒60帧），但优化渲染仍是有效果的。除了可能下降能耗，你可能够为后台运行的应用留出更多的空间，提供了更好的总体用户体验。

例如：好比咱们手机里的壁纸，能够调用onVisibilityChanged()方法。事实上，壁纸能够是不可见的。但很容易忘记，持续绘制壁纸会消耗不少的电量。

7、唤醒

有时候你得应用可能出于某种缘由，需不时的被唤醒，去执行一些操做。

可是不多应用真正须要到提醒时间去强行唤醒设备。固然闹钟这类程序会须要这种功能，但大可能是等到用户主动唤醒才工做。

多数状况下，应用须要将将来某一刻安排提醒到时，但对时间要求并非很严格。为此Android定义了AlarmManager.setInexactRepeating(),它的参数和其“兄弟”setPepeating()基本相同，这种题型更节能，系统也避免了出现没必要要的唤醒，Android定义了5个提醒间隔：

INTERVAL_FIFTEEN_MINUTES
INTERVAL_HALF_HOUR
INTERVAL_HOUR
INTERVAL_HALF_DAY
INTERVAL_DAY

最好的结果就是全部应用都使用这种提醒，而不用精确的触发提醒。为了尽量的节电，应用还可让用户配置提醒的调度，由于有人发现较长时间间隔并不会对用户体验有很差的影响。

8、WakeLock

有些时候，一些应用即便长时间不和设备交互，也要阻止进入休眠状态，来保持良好的用户体验，就好比在看视频的时候，这种状况下，CPU须要作视频解码，同时屏幕保持开启，让用户可以观看。此外，视频播放时屏幕不能变暗。

Android为这种状况设计了WakeLoac类

private void runInWakeLoac(Runnable runnable,int flags){
    PowerManager pm = (PowerManager)getSystemService(Context.POWER_SERVICE);
    PowerManager.WakeLoac wl = pm.newWakeLock(flag,"My WakeLock");
    wl.acquire();
    runnable.run();
    wl.release();
}复制代码

有一点须要注意：须要WAKE_LOCK权限。

系统的行为取决于WakeLock对象建立时传入的flags：

PARTIAL_WAKE_LOCK(CPU开)
SCREEN_DIM_WAKE_LOCK(CPU开、暗色显示)
SCREEN_BRIGHT_WAKE_LOCK(CPU开、明亮显示)
FULL_WAKE_LOCK(CPU开、明亮显示、键盘开) 这些标记能够结合使用
ACQUIRE_CAUSES_WAKEUP(打开屏幕和键盘)
ON_AFTER_RELEASE(WakeLock是放后继续保持屏幕和键盘开启片刻) 特别重要的一点：必定要释放WakeLock，在退出和暂停的时候，不然可能一直显示，电量很快耗光。

预防问题

防止出现特殊的问题，建议使用带超时的WakeLoac.acquire()版本，它会在超时后自动释放。另外：能够用setKeepScreenOn()方法控制是否要保持屏幕，只要可见的View指定了要保持屏幕，屏幕就会一直保留。

9、总结

用户不会注意到应用是否延长了电池寿命。可是若是不作任何处理，那就有可能被注意到了。由于单个应用耗电过多，用户几天仍是能够感觉出来的，用户到时候就会卸载用用，因此要对电量使用作一些优化处理，而且给用户配置选项的自由，来应对用户产生的各类需求。