Android耗电量之问题定位

随着人们对手机的越来越依赖，App Store的APP种类越来越多，要想脱颖而出，性能也就显得尤其重要，而APP的耗电量，直接影响手机的待机时间，甚至导致手机发热等问题，因此是用户非常关心的一点。本文主要讲解定位Android耗电量的几种方式，并最后进行对比分析。

一. 手机耗电量计算原理

手机可以在“设置--电池--耗电排行”中查看手机的耗电量，且系统从两个层面统计耗电量，分别是软件排行和硬件排行，它们各有自己的耗电榜单，软件排行为机器中每个 App 的耗电排行，硬件排行则为各个硬件的耗电排行。这两个统计是互为独立，互不干扰的。这里主要讨论软件排行，那么系统是如何测量软件的耗电量并排行的呢？

耗电量即电功，根据高中物理学知识W = Pt = UIt，即电功 = 电压*电流*时间，而在手机中，电压值是不会发生变化的，因此作为非变量可以忽略考虑，此时影响耗电量的就主要是电流 和时间，即我们可以粗略的总结为耗电量(mAh)=电流(mA) * 时间(h)，其中，“时间”即为对手机的测量耗时，那么“电流”该怎么测呢？

Android系统有其耗电量API，系统设置中的耗电量排行就是通过com.android.internal.os.BatteryStatsHelper类，利用PowerProfile类，读取power_profile.xml文件，该文件记录了不同模块的电流量。

1. power_profile.xml 文件
   该文件存放路径为：android/frameworks/base/core/res/res/xml/power_profile.xml，并会被编译进framework-res.apk文件文件，存储在手机的/system/framework/framework-res.apk路径中。要想查看power_profile.xml文件，可以将framework-res.apk文件导出后，反编译得到xml文件，具体反编译的方法见这里。
2. 差异性
   power_profile.xml 直接影响统计的准确度，并且此文件无法通过应用修改，注意，Android 所有功耗统计都是通过代码估算，没有集成电路参与汇报 。准确度取决于厂商 ROM 所提供的 power_profile.xml 文件，由于不同厂商 power_profile.xml 准确度及源码有差异，因此不同手机、不同版本的数据可能有较大差异。

3. 计算方式
   通过反编译后查看power_profile.xml文件可知，该文件定义了消耗电量的各模块，如图所示：

   
   
   
   
   

   文件记录了各个模块在不同状态下的电流值，通过上面的分析可知，影响耗电量的因素主要为电流和时间，由此可以计算得出耗电量排行

二. “耗电量”本质是个硬件问题

引用上面分析的结论，耗电量(mAH)=电流(mA) * 时间(h)
Android系统中的耗电量排行使用的是软件的方式来估算的，实际中测量电流的最直观方式就是使用硬件耗电量测量，同时每个硬件的电流是不一样的，通过这种方式测量出来比软件估算的方式更加精确。

首先使用电流表测量整部手机的电流；然后将待测APP运行后，在手机状态相同情况下对APP进行正常的操作，并记录电流；将APP运行时的电流值与手机空跑时的电流进行对比，差值即为APP耗电量。但这种方式容易受到硬件型号、功率等影响，对硬件有一定要求。

三. adb dumpsys battery 查看电池相关信息

可通过dumpsys命令查询系统服务的运行状态

dumpsys ] [...] //查询服务service
dumpsys -h //查看帮助

例如：

adb 命令	意义
dumpsys activity	查询AMS服务相关信息
dumpsys window	查询WMS服务相关信息
dumpsys cpuinfo	查询CPU情况
dumpsys meminfo	查询内存情况

因此与手机电池相关的命令即为如下：

1. 获取手机电池信息

adb shell dumpsys battery

2. 改变手机电池状态

adb shell dumpsys battery set status 1   //电池状态：2：充电状态 ，其他数字为非充电状态

3. 改变手机电量

adb shell dumpsys battery set level     //手机电量显示num%

4. 耗电量信息
   生成信息较多，使用Battery Historian来图形化方便查看定位，具体见这里

四. 利用Battery Historian 分析耗电量问题

Battery Historian 是Google出的一款能够定位电量问题的图形化工具，但需要运行在Android 5.0 Lollipop (API level 21)及其之后才能使用，更多介绍见这里

五. 比较不同耗电量定位方式

Android系统自带的耗电量排行榜是最直观的，用户查看最为方便；其次可以大致分为硬件方式和软件方式，硬件方式即使用电流表等方式来统计记录电量消耗，能够较准确但较粗粒度的定位出应用是否有耗电量问题；而adb 命令能够生成非常详细的电量信息，但人眼识别排查较为冗余；而Battery Historian就可以分析adb 命令生成的bugreport，并直观的较小粒度的定位出具体哪些模块有问题。

测试方法	优点	缺点
Android手机设置中的排行榜	用户可见，操作简便	无详细数据，且不同厂商准确度有差异
硬件方式	测量整个手机电流，得到的数据较为准确	依赖于硬件工具，操作复杂，无法定位APP具体耗电量问题
dumpsys batterystats	adb 命令自带，无需安装软件，且耗电量信息非常详细	可读性较差
Battery Historian	结果直观，有耗电量详细数据	适用于Android 5.0及以上系统

耗电量是个复杂的问题，涉及到不同的App业务场景不同，可能情况更加负责，因此选择哪种方案需要根据实际情况进行抉择，甚至有时候需要多种方式结合使用，才能定位出某个模块的耗电量问题。

如果想要更加准确的定位耗电量问题，可能就需要自己来编写代码实现不同模块的监控器，以此来更加细粒度的定位具体哪个模块，哪个类甚至哪一行代码导致了耗电量问题。