性能优化-耗电优化

耗电优化

耗电检测工具

Battery Historian是一款Google提供的Android系统电量分析工具，能直观显示手机的电量消耗过程。

Battery Historian使用步骤

1. 初始化Battery Historian，使用adb命令

adb shell dumpsys batterystats --enable full-wake-history

adb shell dumpsys batterystats --reset

1. 初始化后，操作需要测试耗电的场景
2. 经过2步骤后，用下面命令将bugreport信息保存为bugreport.txt文件

adb bugreport > bugreport.txt

打开可看到耗电数据，但可读性差，下面转成html

1. 生成html报告

python historian.py -a bugreport.txt > battery.html

historian.py需要python环境，historian.py脚本可从github下载

historian.py需要和bugreport.txt在同个目录下

1. 使用Chrome打开生成但HTML文件，即可查看详细报告。

报告参数解析

image.png

三大模块省电优化

移动设备的耗电主要集中在三个模块：显示（屏幕）、CPU、网络模块（蜂窝网络）

1. 显示

对应用程序来说，在使用时屏幕显示的耗电基本没多少优化空间，但可以根据是否长时间没有操作进入熄屏状态。

2. 网络

通常情况下，Wi-Fi连接网络时的功耗低于使用移动网络的功耗。
使用移动网络传输数据，电量的消耗有以下3中状态：

• Full power：高功率状态，允许最大传输速率操作
• Low power：低功耗状态，电量消耗大概是Full power的50%
• Standby：空闲状态，没有数据传输时，电量消耗最少。

在应用中每创建一个新的网络连接，网络模块都会转换到高功率状态，在传完后回到低功耗，转换过程5秒，最后转空闲态。每个数据传输都会导致20秒的电量消耗。

Wi-Fi的耗电与包率（每秒发送和接受的包数）和通道率（网速）这两个因素有关。

优化网络连接降低电量消耗的方案：

• 尽量在Wi-Fi下使用数据传输（一些不紧急的判断在Wi-Fi环境在传输）
• 使用Wi-Fi传输数据时，应尽可能增大每个包的大小（不超过MTU），并降低并发包的频率。
• 在蜂窝网络下，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。
• 压缩数据格式，比如使用GZIP压缩传输减少数据量

3. CPU

为了省电和高效管理CPU，Linux内核提供5种变频模式供用户选择使用。但调频需要在Root环境下，应用开发中一般无法使用。在应用中需要注意的是如何减少CPU的开销以达到省电的目的，比如减少计算量。

应用常用优化方案

计算优化

缩短代码产生指令运行的时间，进而减少某个应用程序对CPU时间片的总占用时间。浮点运算比整数运算更消耗CPU时间片，耗电也会增加，所以尽量减少浮点运算
避免浮点运算的方法：

• 除法变乘法
• 充分利用移位
• 查表法，直接使用映射关系，但这个会增加内存开销，视具体场景而定。

避免WakeLock使用不当

在某些场景，比如社交类应用、播放器停留在看歌词页面，需要唤醒手机不要进入息屏睡眠状态。最常用的唤醒手机的方法是使用PowerManager.WakeLock来保持CPU工作并防止屏幕自动变暗关闭。

PowerManager负责对Android设备电源相关进行管理，WakeLock也是一种锁机制，只要应用中有WakeLock，通过相应参数去获取对应的锁，即可达到电源管理目的。

获取WakeLock

private void acquireWakeLock(Context ctx){
    if(null == mWakeLock){
        PowerManager pm = (PowerManager)ctx.getSystemService(Context.POWER_SERVICE);
        mWakeLock = pm.newWakeLock(PowerManager.PARTIAL_WAKE_LOCK | PowerManager.ON_AFTER_RELEASE, "TestLockService");
        if(null != mWakeLock){
            mWakeLock.acquire();
        }
    }
}

拿到WakeLock后，可以保持完成需要完成的事，但完成后，或者离开这个场景后，需要及时释放WakeLock，否则会带来不可预估的电量消耗。释放锁代码：

private void releaseWakeLock(){
    if(null != mWakeLock){
        mWakeLock.release();
        mWakeLock = null;
    }
}

使用JobScheduler

在Android5.0提供来一个JobScheduler组件，只有在一系列的预置条件满足时，才执行对应的操作，这样既能省电，有保证来功能的完整性。可以在以下场景中考虑使用JobScheduler：

• 重要不紧急的任务，如定期数据库数据更新和数据上报
• 耗电较大的任务，比如充电是才执行数据库备份
• 不紧急可以不执行的网络任务，如可在Wi-Fi下才执行预加载数据
• 可以批量执行的任务

使用JobScheduler的两个步骤：

1. 创建JobScheduler

创建JobScheduler，用来初始化一个JobScheduler以及设置触发JobScheduler执行任务的条件。

• 通过getSystemService()获取一个JobScheduler对象

private JobScheduler mJS = null;
public JobSchedulerManager(Context ctx){
    mContext = ctx;
    mJS = (JobScheduler)mContext.getSystemService(Context.JOB_SCHEDULER_SERVICE);
}

• 创建一个JobInfo，描述一个任务的执行ID，以及触发这个任务的条件

public boolean addJobSchedulerTask(int task_id){
    JobInfo.Builder builder = new JobInfo.Builder(task_id, new ComponentName("PackgeName", JobSchedulerService.class.getName()));
    
    switch(task_id){
        case 1:
            builder.setPeriodic(1000);
            break;
        case 2:
            builder.setPersisted(false);
            break;
        default:
    }
    if(mJS != null){
        return mJS.schedule(builder.build()) > JobScheduler.RESULT_FAILURE;
    }else{
        return false;
    }
}

image.png

1. 创建JobSchedulerService继承JobService

public class JobSchedulerService extends JobService{
    @Override
    public boolean onStartJob(JobParameters params){
        //执行具体的任务，最好在异步线程
        return false;
    }
     @Override
    public boolean onStopJob(JobParameters params){
        //取消一个任务
        return false;
    }
}

在AndroidManifest.xml中注册服务

JobSchedulerService必须实现两个方法onStartJob(JobParameters params)和onStopJob(JobParameters params)

• 任务开始时，执行onStartJob(JobParameters params)方法，触发已经被执行的任务。执行完毕，需要调用jobFinished(JobParameters params, boolean needsReschedule)来通知系统。
• 系统接受到取消请求，调用onStopJob(JobParameters params)方法取消正在等待执行的任务。

注意：JobService运行在主线程，如果耗时任务，要异步操作来执行。

本文参考书籍《Android应用性能优化最佳实践》