Android性能优化（四），网络优化 && 耗电量优化

本文分为两个部分，第一部分是网络优化，第二部分是耗电量优化。

 

第一部分，网络优化：

一个网络请求可以简单分为连接服务器 -> 获取数据两个部分。
其中连接服务器前还包括 DNS 解析的过程；获取数据后可能会对数据进行缓存。

 

一、连接服务器优化策略：

1. 不用域名，用 IP 直连：
省去 DNS 解析过程，DNS 全名 Domain Name System，解析意指根据域名得到其对应的 IP 地址。 如 http://www.codekk.com 的域名解析结果就是 104.236.147.76。

首次域名解析一般需要几百毫秒，可通过直接向 IP 而非域名请求，节省掉这部分时间，同时可以预防域名劫持等带来的风险。

当然为了安全和扩展考虑，这个 IP 可能是一个动态更新的 IP 列表，并在 IP 不可用情况下通过域名访问。

 

2. 服务器合理部署：
服务器多运营商多地部署，一般至少含三大运营商、南中北三地部署。

配合上面说到的动态 IP 列表，支持优先级，每次根据地域、网络类型等选择最优的服务器 IP 进行连接。

对于服务器端还可以调优服务器的 TCP 拥塞窗口大小、重传超时时间(RTO)、最大传输单元(MTU)等。

 

二、获取数据优化策略：

1. 连接复用：
节省连接建立时间，如开启 keep-alive。

Http 1.1 默认启动了 keep-alive。对于 Android 来说默认情况下 HttpURLConnection 和 HttpClient 都开启了 keep-alive。只是 2.2 之前 HttpURLConnection 存在影响连接池的 Bug，现在已经不存在。

 

2. 请求合并：
即将多个请求合并为一个进行请求，比较常见的就是网页中的 CSS Image Sprites。 如果某个页面内请求过多，也可以考虑做一定的请求合并。

 

3. 减小请求数据大小：
(1) 对于 POST 请求，Body 可以做 Gzip 压缩，如日志。

(2) 对请求头进行压缩
这个 Http 1.1 不支持，SPDY 及 Http 2.0 支持。 Http 1.1 可以通过服务端对前一个请求的请求头进行缓存，后面相同请求头用 md5 之类的 id 来表示即可。

 

4. CDN 缓存静态资源:
缓存常见的图片、JS、CSS 等静态资源。

 

5. 减小返回数据大小：
(1) 压缩
一般 API 数据使用 Gzip 压缩

(2) 精简数据格式
如 JSON 代替 XML，WebP 代替其他图片格式。

(3) 对于不同的设备不同网络返回不同的内容 如不同分辨率图片大小。

(4) 增量更新
需要数据更新时，可考虑增量更新。如常见的服务端进行 bsdiff，客户端进行 bspatch。

(5) 大文件下载
支持断点续传，并缓存 Http Resonse 的 ETag 标识，下次请求时带上，从而确定是否数据改变过，未改变则直接返回 304。

 

6. 数据缓存:
缓存获取到的数据，在一定的有效时间内再次请求可以直接从缓存读取数据。

关于 Http 缓存规则 Grumoon 在 Volley 源码解析最后杂谈中有详细介绍。

 

三、其他优化手段

这类优化方式在性能优化系列总篇中 http://www.trinea.cn/android/performance/ 已经有过完整介绍
1. 预取
包括预连接、预取数据。

2. 分优先级、延迟部分请求
将不重要的请求延迟，这样既可以削峰减少并发、又可以和后面类似的请求做合并。

3. 多连接
对于较大文件，如大图片、文件下载可考虑多连接。 需要控制请求的最大并发量，毕竟移动端网络受限。

 

第二部分，耗电量优化：

Android手机的电量都主要消耗在：屏幕、网络连接、GPS、传感器上。

那么我们怎么样来改善一下我们的程序呢？

1、 在需要网络连接的程序中，首先检查网络连接是否正常，如果没有网络连接，那么就不需要执行相应的程序。

ConnectivityManager mConnectivity;  
TelephonyManager mTelephony;

// 检查网络连接，如果无网络可用，就不需要进行连网操作等  
NetworkInfo info = mConnectivity.getActiveNetworkInfo();  
if (info == null || !mConnectivity.getBackgroundDataSetting()) {  
    return false;  
}  

//判断网络连接类型，只有在3G或wifi里进行一些数据更新。  
int netType = info.getType();  
int netSubtype = info.getSubtype();  
if (netType == ConnectivityManager.TYPE_WIFI) { //WIFI网络
    return info.isConnected();  
} else if (netType == ConnectivityManager.TYPE_MOBILE  && netSubtype == TelephonyManager.NETWORK_TYPE_UMTS  && !mTelephony.isNetworkRoaming()) {  //3G网络
    return info.isConnected();  
} else {  
    return false;  
}  

 

2、 使用效率高的数据格式和解析方法JSON。
目前主流的数据格式，使用树形解析（如DOM）和流的方式解析（SAX）：
使用流的方式解析效率要高一些，因为DOM解析是在对整个文档读取完后，再根据节点层次等再组织起来。而流的方式是边读取数据边解析，数据读取完后，解析也就完毕了。
在数据格式方面，JSON和Protobuf效率明显比XML好很多，XML和JSON大家都很熟悉，Protobuf是Google提出的，一种语言无关、平台无关、扩展性好的用于通信协议、数据存储的结构化数据串行化方法。结论就是尽量使用SAX等边读取边解析的方式来解析数据，针对移动设备，最好能使用JSON之类的轻量级数据格式为佳。

3、在进行大数据量下载时，尽量使用GZIP方式下载。

HttpUriConnection默认开启了GZIP

 

4、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。

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 {

        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); //10sec
                conn.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 string
                Reader reader = null;
                reader = new InputStreamReader(is, "UTF-8");
                char[] buffer = new char[len];
                reader.read(buffer);
                return new String(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);
        }
    }
}

 

5、其他

对定位要求不是太高的话尽量不要使用GPS定位，可能使用wifi和移动网络cell定位即可。GPS定位消耗的电量远远高于移动网络定位。
获取屏幕尺寸等信息可以使用缓存技术，不需要进行多次请求。
很多人开发的程序后台都会一个service不停的去服务器上更新数据，在不更新数据的时候就让它sleep，这种方式是非常耗电的，通常情况下，我们可以使用AlarmManager来定时启动服务。如下所示，第30分钟执行一次。

AlarmManager am = (AlarmManager) context.getSystemService(Context.ALARM_SERVICE);  
Intent intent = new Intent(context, MyService.class);  
PendingIntent pendingIntent = PendingIntent.getService(context, 0, intent, 0);  
long interval = DateUtils.MINUTE_IN_MILLIS * 30;  
long firstWake = System.currentTimeMillis() + interval;  
am.setRepeating(AlarmManager.RTC,firstWake, interval, pendingIntent);