Android性能优化之电量篇

发表于 2015-04-20 00:52 632

来源 http://hukai.me/android-performance-battery/

Google近期在Udacity上发布了Android性能优化的在线课程,分别从渲染,运算与内存,电量几个方面介绍了如何去优化性能,这些课程是Google之前在Youtube上发布的Android性能优化典范专题课程的细化与补充。

下面是电量篇章的学习笔记,部分内容与前面的性能优化典范有重合,欢迎大家一起学习交流!

1)Understanding Battery Drain

手机各个硬件模块的耗电量是不一样的,有些模块非常耗电,而有些模块则相对显得耗电量小很多。

android\_perf\_battery\_drain

电量消耗的计算与统计是一件麻烦而且矛盾的事情,记录电量消耗本身也是一个费电量的事情。唯一可行的方案是使用第三方监测电量的设备,这样才能够获取到真实的电量消耗。

当设备处于待机状态时消耗的电量是极少的,以N5为例,打开飞行模式,可以待机接近1个月。可是点亮屏幕,硬件各个模块就需要开始工作,这会需要消耗很多电量。

使用WakeLock或者JobScheduler唤醒设备处理定时的任务之后,一定要及时让设备回到初始状态。每次唤醒蜂窝信号进行数据传递,都会消耗很多电量,它比WiFi等操作更加的耗电。

battery\_drain\_radio

2)Battery Historian

Battery Historian是Android 5.0开始引入的新API。通过下面的指令,可以得到设备上的电量消耗信息:

$ adb shell dumpsys batterystats > xxx.txt  ``//得到整个设备的电量消耗信息`
$ adb shell dumpsys batterystats > com.package.name > xxx.txt ``//得到指定app相关的电量消耗信息`

得到了原始的电量消耗数据之后,我们需要通过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

打开这个转换过后的html文件,可以看到类似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。

android\_perf\_battery\_historian

3)Track Battery Status & Battery Manager

我们可以通过下面的代码来获取手机的当前充电状态:

// It is very easy to subscribe to changes to the battery state, but you can get the current
// state by simply passing null in as your receiver.  Nifty, isn't that?
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,“The phone is charging!”);`
`}

在上面的例子演示了如何立即获取到手机的充电状态,得到充电状态信息之后,我们可以有针对性的对部分代码做优化。比如我们可以判断只有当前手机为AC充电状态时 才去执行一些非常耗电的操作。

/**
* This method checks for power by comparing the current battery state against all possible
* plugged in states. In this case, a device may be considered plugged in either by USB, AC, or
* wireless charge. (Wireless charge was introduced in API Level 17.)
*/
private boolean checkForPower() {
// It is very easy to subscribe to changes to the battery state, but you can get the current
// state by simply passing null in as your receiver.  Nifty, isn't that?
IntentFilter filter = ``new` `IntentFilter(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED);
Intent batteryStatus = ``this``.registerReceiver(``null``, filter);
// There are currently three ways a device can be plugged in. We should check them all.
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);
}

4)Wakelock and Battery Drain

高效的保留更多的电量与不断促使用户使用你的App会消耗电量,这是矛盾的选择题。不过我们可以使用一些更好的办法来平衡两者。

假设你的手机里面装了大量的社交类应用,即使手机处于待机状态,也会经常被这些应用唤醒用来检查同步新的数据信息。Android会不断关闭各种硬 件来延长手机的待机时间,首先屏幕会逐渐变暗直至关闭,然后CPU进入睡眠,这一切操作都是为了节约宝贵的电量资源。但是即使在这种睡眠状态下,大多数应 用还是会尝试进行工作,他们将不断的唤醒手机。一个最简单的唤醒手机的方法是使用PowerManager.WakeLock的API来保持CPU工作并 防止屏幕变暗关闭。这使得手机可以被唤醒,执行工作,然后回到睡眠状态。知道如何获取WakeLock是简单的,可是及时释放WakeLock也是非常重 要的,不恰当的使用WakeLock会导致严重错误。例如网络请求的数据返回时间不确定,导致本来只需要10s的事情一直等待了1个小时,这样会使得电量 白白浪费了。这也是为何使用带超时参数的wakelock.acquice()方法是很关键的。

但是仅仅设置超时并不足够解决问题,例如设置多长的超时比较合适?什么时候进行重试等等?解决上面的问题,正确的方式可能是使用非精准定时器。通常 情况下,我们会设定一个时间进行某个操作,但是动态修改这个时间也许会更好。例如,如果有另外一个程序需要比你设定的时间晚5分钟唤醒,最好能够等到那个 时候,两个任务捆绑一起同时进行,这就是非精确定时器的核心工作原理。我们可以定制计划的任务,可是系统如果检测到一个更好的时间,它可以推迟你的任务, 以节省电量消耗。

alarmmanager\_inexact\_wakelock

这正是JobScheduler API所做的事情。它会根据当前的情况与任务,组合出理想的唤醒时间,例如等到正在充电或者连接到WiFi的时候,或者集中任务一起执行。我们可以通过这个API实现很多免费的调度算法。

5)Network and Battery Drain

下面内容来自官方Training文档中高效下载章节关于手机(Radio)蜂窝信号对电量消耗的介绍。

通常情况下,使用3G移动网络传输数据,电量的消耗有三种状态:

  • Full power: 能量最高的状态,移动网络连接被激活,允许设备以最大的传输速率进行操作。
  • Low power: 一种中间状态,对电量的消耗差不多是Full power状态下的50%。
  • Standby: 最低的状态,没有数据连接需要传输,电量消耗最少。

下图是一个典型的3G Radio State Machine的图示(来自AT&T,详情请点击这里):

mobile\_radio\_state\_machine.png

总之,为了减少电量的消耗,在蜂窝移动网络下,最好做到批量执行网络请求,尽量避免频繁的间隔网络请求。

通过前面学习到的Battery Historian我们可以得到设备的电量消耗数据,如果数据中的移动蜂窝网络(Mobile Radio)电量消耗呈现下面的情况,间隔很小,又频繁断断续续的出现,说明电量消耗性能很不好:

android\_perf\_battery\_bad.png

经过优化之后,如果呈现下面的图示,说明电量消耗的性能是良好的:

android\_perf\_battery\_good

另外WiFi连接下,网络传输的电量消耗要比移动网络少很多,应该尽量减少移动网络下的数据传输,多在WiFi环境下传输数据。

android\_perf\_battery\_wifi

那么如何才能够把任务缓存起来,做到批量化执行呢?下面就轮到Job Scheduler出场了。

6)Using Job Scheduler

使用Job Scheduler,应用需要做的事情就是判断哪些任务是不紧急的,可以交给Job Scheduler来处理,Job Scheduler集中处理收到的任务,选择合适的时间,合适的网络,再一起进行执行。

下面是使用Job Scheduler的一段简要示例,需要先有一个JobService:

public class MyJobService extends JobService {

private static final String LOG_TAG = ``"MyJobService"``;

@Override

public void onCreate() {

super``.onCreate();

Log.i(LOG_TAG, ``"MyJobService created"``);

}

@Override

public void onDestroy() {

super``.onDestroy();

Log.i(LOG_TAG, ``"MyJobService destroyed"``);

}

@Override

public boolean onStartJob(JobParameters params) {

// This is where you would implement all of the logic for your job. Note that this runs

// on the main thread, so you will want to use a separate thread for asynchronous work

// (as we demonstrate below to establish a network connection).

// If you use a separate thread, return true to indicate that you need a "reschedule" to

// return to the job at some point in the future to finish processing the work. Otherwise,

// return false when finished.

Log.i(LOG_TAG, ``"Totally and completely working on job " + params.getJobId());

// First, check the network, and then attempt to connect.

if (isNetworkConnected()) {

new SimpleDownloadTask() .execute(params);

return true``;

} ``else {

Log.i(LOG_TAG, ``"No connection on job " + params.getJobId() + ``"; sad face"``);

}

return false``;

}

@Override

public boolean onStopJob(JobParameters params) {

// Called if the job must be stopped before jobFinished() has been called. This may

// happen if the requirements are no longer being met, such as the user no longer

// connecting to WiFi, or the device no longer being idle. Use this callback to resolve

// anything that may cause your application to misbehave from the job being halted.

// Return true if the job should be rescheduled based on the retry criteria specified

// when the job was created or return false to drop the job. Regardless of the value

// returned, your job must stop executing.

Log.i(LOG_TAG, ``"Whelp, something changed, so I'm calling it on job " + params.getJobId());

return false``;

}

/**

* Determines if the device is currently online.

*/

private boolean isNetworkConnected() {

ConnectivityManager connectivityManager =

(ConnectivityManager) getSystemService(Context.CONNECTIVITY_SERVICE);

NetworkInfo networkInfo = connectivityManager.getActiveNetworkInfo();

return (networkInfo != ``null && networkInfo.isConnected());

}

/**
*  Uses AsyncTask to create a task away from the main UI thread. This task creates a
*  HTTPUrlConnection, and then downloads the contents of the webpage as an InputStream.
*  The InputStream is then converted to a String, which is logged by the
*  onPostExecute() method.
*/
private class SimpleDownloadTask extends AsyncTask<JobParameters, Void, String> {
protected JobParameters mJobParam;
@Override
protected String doInBackground(JobParameters... params) {
// cache system provided job requirements
mJobParam = params[0];
try {
InputStream is = ``null``;
// Only display the first 50 characters of the retrieved web page content.
int len = 50;URL url = new` `URL(https://www.google.com);` `HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();` `conn.setReadTimeout(10000); //10secconn.setConnectTimeout(15000); //15sec` `conn.setRequestMethod(“GET”);` `//Starts the query` `conn.connect();` `int response = conn.getResponseCode();` `Log.d(LOG_TAG, “The response is: “+ response);is = conn.getInputStream();// Convert the input stream to a stringReader reader = null;reader = new` `InputStreamReader(is, “UTF-8”);` `char[] buffer = newchar[len];reader.read(buffer);returnnewString(buffer);catch` `(IOException e) {` return` `"Unable to retrieve web page.";`
}

}

@Override

protected void onPostExecute(String result) {

jobFinished(mJobParam, ``false``);

Log.i(LOG_TAG, result);

}

}

}

然后模拟通过点击Button触发N个任务,交给JobService来处理

public class FreeTheWakelockActivity extends ActionBarActivity {

public static final String LOG_TAG = ``"FreeTheWakelockActivity"``;

TextView mWakeLockMsg;

ComponentName mServiceComponent;

@Override

protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

super``.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.activity_wakelock);

mWakeLockMsg = (TextView) findViewById(R.id.wakelock_txt);

mServiceComponent = ``new ComponentName(``this``, MyJobService.class);

Intent startServiceIntent = ``new Intent(``this``, MyJobService.class);

startService(startServiceIntent);

Button theButtonThatWakelocks = (Button) findViewById(R.id.wakelock_poll);

theButtonThatWakelocks.setText(R.string.poll_server_button);

theButtonThatWakelocks.setOnClickListener(``new View.OnClickListener() {

@Override

public void onClick(View v) {

pollServer();

}

});

}

/**

* This method polls the server via the JobScheduler API. By scheduling the job with this API,

* your app can be confident it will execute, but without the need for a wake lock. Rather, the

* API will take your network jobs and execute them in batch to best take advantage of the

* initial network connection cost.

*

* The JobScheduler API works through a background service. In this sample, we have

* a simple service in MyJobService to get you started. The job is scheduled here in

* the activity, but the job itself is executed in MyJobService in the startJob() method. For

* example, to poll your server, you would create the network connection, send your GET

* request, and then process the response all in MyJobService. This allows the JobScheduler API

* to invoke your logic without needed to restart your activity.

*

* For brevity in the sample, we are scheduling the same job several times in quick succession,

* but again, try to consider similar tasks occurring over time in your application that can

* afford to wait and may benefit from batching.

*/

public void pollServer() {

JobScheduler scheduler = (JobScheduler) getSystemService(Context.JOB_SCHEDULER_SERVICE);

for (int i=0; i<10; i++) {

JobInfo jobInfo = ``new JobInfo.Builder(i, mServiceComponent)

.setMinimumLatency(5000) ``// 5 seconds

.setOverrideDeadline(60000) ``// 60 seconds (for brevity in the sample)

.setRequiredNetworkType(JobInfo.NETWORK_TYPE_ANY) ``// WiFi or data connections

.build();

mWakeLockMsg.append(``"Scheduling job " + i + ``"!\n"``);

scheduler.schedule(jobInfo);

}

}

}

**Notes:**关于更多电量优化,还有一篇文章,请点击这里