Android優化(三)_延遲電池續航時間

時間 2019-11-17

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性能優化總綱：

大概會花一個月左右的時間出7-8個專題來分享一下在工做和學習中積累下來的Android性能優化經驗。html

但願你們會持續關注。python

如今是專題三：電池電量優化android

但這也僅僅是爲你們提供一些思路與較爲全面的總結，算不上什麼，但願有錯誤或問題在下面評論。算法

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最後完結之後會將思惟導圖與優化框架整理出來，請期待。性能優化

題記

電池雖小，地位卻很是重要。移動設備使用電池，作任何事情都要費電。而大多數狀況下，白天不多有機會給電池充電，哪怕你帶了電寶，也可能出現不夠用的狀況。服務器

而做爲開發者，若是你的程序被用戶發現耗電量過多很容易被卸載，不再用，是很是致命的，所以咱們要制定一系列解決方案，防止此類事情發生。網絡

本章帶領你們探討如何測量電池的使用量，以及便可以省電，又不影響用戶體驗的方法。app

1、電池

通常來講，充滿電的狀態能夠保證手機正常使用1-2天，除去屏幕和CPU所消耗的電量之外，設備使用多少電量嚴重以來全部應用都作了什麼，也就是取決於你的應用是如何設計和實現的。通常有以下功能：框架

執行代碼(顯而易見)

數據傳輸(上傳和下載，使用WiFi，2G,3G,4G)

定位

傳感器

渲染圖像

喚醒任務在學習如何最大限度的減小耗電量以前，咱們想要有辦法來測量。

測量電池用量

一、Battery Historian

Battery Historian是Android 5.0開始引入的新API。經過下面的指令，能夠獲得設備上的電量消耗信息：

$ adb shell dumpsys batterystats > xxx.txt  //獲得整個設備的電量消耗信息
$ adb shell dumpsys batterystats > com.package.name > xxx.txt //獲得指定app相關的電量消耗信息複製代碼

獲得了原始的電量消耗數據以後，咱們須要經過Google編寫的一個python腳本把數據信息轉換成可讀性更好的html文件：

$ python historian.py xxx.txt > xxx.html複製代碼

打開這個轉換事後的html文件，能夠看到相似TraceView生成的列表數據，這裏的數據信息量很大，這裏就不展開了。

3) Track Battery Status & Battery Manager

咱們能夠經過下面的代碼來獲取手機的當前充電狀態：

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!」);
}複製代碼

在上面的例子演示瞭如何當即獲取到手機的充電狀態，獲得充電狀態信息以後，咱們能夠有針對性的對部分代碼作優化。好比咱們能夠判斷只有當前手機爲AC充電狀態時纔去執行一些很是耗電的操做。

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);
}複製代碼

二、另外一種方法獲得耗電量

APP獲取電量算法。通過查看源碼，咱們看到app計算電量的算法以下：

在主Activity裏面 info.getBatteryStats() 就搞定了。首先 load（），若是load失敗，走CPU時間計算，經過getAppListCpuTime這樣函數。 CPU的時間計算，有3個核心步驟：

ActivityManager遍歷runningApp進程，獲取對應pid
getAppProcessTime（pid）經過讀取/proc/pid/stat文件，拿取APP在CPU的運行時間。
從新爲BatterySipper附值：+time；

獲取APP消耗 processAppUsage();也分三步走：

經過PowerProfile 獲取cpu的速度層次（speedsteps），方便後面使用
根據不一樣CPU的速度等級，計算cpu在某個速度下的電量，mA毫安
mPowerProfile.getAveragePower(PowerProfile.POWERCPUACTIVE,p)

不少地方都用到這個API獲取power。那它究竟作了些什麼呢? 查看系統源碼能夠知道：

實際上這句話是獲取1個叫PowerMap的數據結果，得到電量。而PoweMap的賦值，是來源於com.android.internal.R.xml.powerprofile 的文件。關於該文件的獲取 android-版本號/core/res/res/xml/powerprofile.xml

計算各類耗電量的詳細算法是：來自深刻淺出Android App耗電量統計總結App耗電量計算公式：(

Uid_Power（App耗電量，單位: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、禁用電池廣播

系統除了定義了ACTION_BATTERY_CHANGED包含了電池信息，還定義了應用可使用的4個廣播Intent:

ACTION_BATTERY_LOW

ACTION_BATTERY_OKAY

ACTION_POWER_CONNECRED

ACTION_POWER_DISCONNECTED

當咱們在一個廣播接收器接收系統發送的這四個廣播時，只要有一個發生，應用就會啓動。這樣有一個嚴重的缺陷，若是你在前臺運行時，是沒有問題的，可是若是在後臺時，還出現Toast消息(非系統提醒)，就有可能干擾其餘應用，損害用戶體驗。

因此咱們有一個很好的解決：

只有當應用在前臺運行時才能夠啓用廣播
步驟：一、廣播接收器默認必須是禁用 二、廣播接收器必須在onResume()中啓用，在onPause()被禁用

3、控制網絡

如今基本全部的應用都必須在設備和服務器之間傳遞數據，就像獲取電池狀態同樣，應用須要獲取設備商的網絡連接信息。ConnectivityManager類提供了API。供應用調用以此訪問網絡信息。 Android設備一般由多個數據鏈接:

Bluetooth
Ethernet
Wi_Fi
WiMax
移動網絡(EDGE、UMTS、LTE)

爲了最大限度延長電池的使用時間，咱們須要直到以下事情：

後臺數據設置
數據傳輸頻度

後臺數據

能夠經過下面這個方法來獲取後臺數據的設置，不過在4.0之後，這個方法始終返回爲true，當強行不容許時，網絡會斷開。

ConnectivityManager的getBackgroundDataSetting()複製代碼

數據傳輸

傳輸速率的差別很是大，從小於每秒100Kb的GPRS數據鏈接到每秒幾Mb的LTE或Wifi都有。除了鏈接類型，NetWorkInfo類還指定了鏈接的子類型，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術，也會增長新的子類型。留意一下每一個SDK版本的改動。

人們都習慣更快的鏈接，即便WiFi芯片耗電量比較多，但Wifi的速率和免費可讓數據在最短期最小成本完成傳輸，從而下降電池消耗。

若是能控制數據的傳輸類型，就能夠現壓縮數據，再傳輸到設備上。雖然解壓縮數據耗費CPU，也多用了些電量，但傳輸速度大大加快，數據通信設備能夠很快關閉，從而延長了電池壽命。一般咱們這麼作：

使用GZIP壓縮文本數據，使用GZIPInputStream類訪問數據；
使用匹配設備分辨率的資源(好比：沒必要爲320480的屏幕下載19201080的圖片)

4、定位

如今不少的App都會作一件事：獲取你的定位信息。一些用戶可能願意犧牲電池壽命來頻繁的更新位置，而其餘人定遠縣誌更新次數，以確保設備點亮不會很快消耗完，因此須要提供不一樣的昔陽縣來知足用戶需求。

一、註銷監聽器仍是和處理廣播那樣，在onPause()中調用removeUpdates()能夠註銷監聽器。

二、而且能夠用requestLocationUpdates()調整更新頻率。選擇合適的時間間隔和最小間隔距離能夠適應不一樣的場景。

三、經過選擇不一樣的位置服務來控制，以下：

GPS定位
WIFI定位
基站定位
AGPS定位

這四種定位的概念想必大多數都知道了，不知道的戳這裏

5、傳感器

傳感器是個頗有意思的東西，與定位服務有點相似：應用向特定的傳感器註冊監聽器，得到更新通知。

也是能夠經過下降通知頻率來省點，因爲，每一個設備不一樣，應用能夠測量這4種延遲通知的頻率，選擇兼顧用戶體驗和省點的那一個。另外一種策略是，當發現值不變化時，使用NORMAL或UI延遲，當發現有忽然變化的時候，且話到GAME或FASTEST延遲。以下：

SENSOR_DELAY_NORMAL

SENSOR_DELAY_UI

SENSOR_DELAY_GAME

SENSOR_DELAY_FASTEST

6、圖形

應用花費了不少時間在屏幕上畫東西，不管是使用GPU渲染的3D遊戲仍是使用CPU的日曆程序，都想只以最少的代價賴在屏幕上展現指望的結果，以延長電池壽命。

如前所述，CPU非全速時使用的電量相對少一些。現代的CPU使用動態調頻喝點呀來節省電力和減小發熱量。這兩種技術一般一塊兒使用，成爲DVFS技術(動態電壓和頻率調整)，Linux的內核、Android以及現代處理器都支持這種技術。

雖然你不能直接控制電壓和頻率，或將內部組建斷電，但能夠控制應用渲染的方式。流暢的幀速率仍是要達到的。雖然在Android上幀率有上線（每秒60幀），但優化渲染仍是有效果的。除了可能下降能耗，你可能夠爲後臺運行的應用留出更多的空間，提供了更好的總體用戶體驗。

例如：好比咱們手機裏的壁紙，能夠調用onVisibilityChanged()方法。事實上，壁紙能夠是不可見的。但很容易忘記，持續繪製壁紙會消耗不少的電量。

7、喚醒

有時候你得應用可能出於某種緣由，需不時的被喚醒，去執行一些操做。

可是不多應用真正須要到提醒時間去強行喚醒設備。固然鬧鐘這類程序會須要這種功能，但大可能是等到用戶主動喚醒才工做。

多數狀況下，應用須要將將來某一刻安排提醒到時，但對時間要求並非很嚴格。爲此Android定義了AlarmManager.setInexactRepeating(),它的參數和其「兄弟」setPepeating()基本相同，這種題型更節能，系統也避免了出現沒必要要的喚醒，Android定義了5個提醒間隔：

INTERVAL_FIFTEEN_MINUTES
INTERVAL_HALF_HOUR
INTERVAL_HOUR
INTERVAL_HALF_DAY
INTERVAL_DAY

最好的結果就是全部應用都使用這種提醒，而不用精確的觸發提醒。爲了儘量的節電，應用還可讓用戶配置提醒的調度，由於有人發現較長時間間隔並不會對用戶體驗有很差的影響。

8、WakeLock

有些時候，一些應用即便長時間不和設備交互，也要阻止進入休眠狀態，來保持良好的用戶體驗，就好比在看視頻的時候，這種狀況下，CPU須要作視頻解碼，同時屏幕保持開啓，讓用戶可以觀看。此外，視頻播放時屏幕不能變暗。

Android爲這種狀況設計了WakeLoac類

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();
}複製代碼

有一點須要注意：須要WAKE_LOCK權限。

系統的行爲取決於WakeLock對象建立時傳入的flags：

PARTIAL_WAKE_LOCK(CPU開)
SCREEN_DIM_WAKE_LOCK(CPU開、暗色顯示)
SCREEN_BRIGHT_WAKE_LOCK(CPU開、明亮顯示)
FULL_WAKE_LOCK(CPU開、明亮顯示、鍵盤開) 這些標記能夠結合使用
ACQUIRE_CAUSES_WAKEUP(打開屏幕和鍵盤)
ON_AFTER_RELEASE(WakeLock是放後繼續保持屏幕和鍵盤開啓片刻) 特別重要的一點：必定要釋放WakeLock，在退出和暫停的時候，不然可能一直顯示，電量很快耗光。