安卓cpu信息查看与cpu占用率计算

前言

通过查看系统cpu信息可以监控系统的程序运行状况以及系统状况，对后续的性能优化、故障诊断、资源管理、安全性等等都非常重要。
总所周知安卓基于Linux,查看cpu相关信息的方法基本相同，但是部分参数与linux略有区别，这里只针对安卓上的部分参数作基本解读

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一、Android查看cpu相关信息的方法

1.1 Top命令

adb shell top 或adb shell Enter(回车) top

1.1.1 任务总览

任务(进程) 系统现在共有592个进程，其中处于运行中的有2个，590个在休眠（sleep），stoped状态的有0个，zombie状态（僵尸）的有0个

1.1.2 内存使用

内存状态: 物理内存总量 (3.5G) 使用中的内存总量(3.4G) 空闲内存总量(59Mb) 缓存的内存量(15Mb)
1TB=1024GB ,1GB=1024MB ,1MB=1024KB ,1KB=1024字节。

1.1.3 交换区状况

swap交换分区: 交换区总量(2.0G) 使用的交换区总量(98Mb) 空闲交换区总量(1.9G) 缓冲的交换区总量(1.4G)

1.1.4 cpu占用率

800%cpu 7%user 0%nice 21%sys 766%idle 0%iow 4%irq 1%sirq 0%host
cpu状态
800%cpu – CPU总量   1个核是100%
7%user – 用户空间占用CPU的百分比。
0%nice – 改变过优先级的进程占用CPU的百分比
21%sys – 内核空间占用CPU的百分比
766%idle – 空闲CPU百分比
0%iow – IO等待占用CPU的百分比
4%irq – 硬中断（Hardware IRQ）占用CPU的百分比
1%sirq – 软中断（Software Interrupts）占用CPU的百分比
0%host –

我们可以通过计算得知：7+21+766+4+1=799 约等于800%
cpu的占用率（使用率）可以通过 （800%-766%idle）/800%计算得到

1.1.5 进程详细信息

PID — 进程id
USER — 进程所有者 ，启动进程的用户。
PR — 进程优先级
NI — nice值。负值表示高优先级，正值表示低优先级
VIRT — 虚拟内存使用量。
RES — 物理内存使用量。
SHR — 共享内存使用量。
S — 进程状态。D=不可中断的睡眠状态 R=运行 S=睡眠 T=跟踪/停止 Z=僵尸进程 I=空闲状态
%CPU — 上次更新到现在的CPU时间占用百分比
%MEM — 进程使用的物理内存百分比
TIME+ — 进程占用的CPU时间总计
ARGS— 命令行参数。

1.2 proc/xxx 目录

Linux proc/目录详解

这里只介绍cpuinfo和stat文件信息

1.2.1 cat /proc/cpuinfo

adb shell cat /proc/cpuinfo

主要是cpu的一些硬件信息

processor   : 0
Processor   : AArch64 Processor rev 4 (aarch64)
model name  : AArch64 Processor rev 4 (aarch64)
BogoMIPS    : 26.00
Features    : fp asimd evtstrm aes pmull sha1 sha2 crc32
CPU implementer : 0x41
CPU architecture: 8
CPU variant : 0x0
CPU part    : 0xd03
CPU revision    : 4

processor   : 1
Processor   : AArch64 Processor rev 4 (aarch64)
model name  : AArch64 Processor rev 4 (aarch64)
BogoMIPS    : 26.00
Features    : fp asimd evtstrm aes pmull sha1 sha2 crc32
CPU implementer : 0x41
CPU architecture: 8
CPU variant : 0x0
CPU part    : 0xd03
CPU revision    : 4

processor   : 2
Processor   : AArch64 Processor rev 4 (aarch64)
model name  : AArch64 Processor rev 4 (aarch64)
BogoMIPS    : 26.00
Features    : fp asimd evtstrm aes pmull sha1 sha2 crc32
CPU implementer : 0x41
CPU architecture: 8
CPU variant : 0x0
CPU part    : 0xd03
CPU revision    : 4

processor   : 3
Processor   : AArch64 Processor rev 4 (aarch64)
model name  : AArch64 Processor rev 4 (aarch64)
BogoMIPS    : 26.00
Features    : fp asimd evtstrm aes pmull sha1 sha2 crc32
CPU implementer : 0x41
CPU architecture: 8
CPU variant : 0x0
CPU part    : 0xd03
CPU revision    : 4

processor ：表示 4 核 CPU，id号0-3
Processor ：处理器的架构和版本信息。，处理器架构为 AArch64，版本为 rev 4。
model name ：同样是描述处理器的架构和版本信息，与上一项类似
BogoMIPS ：在系统内核启动时粗略测算的CPU速度（Million Instructions Per Second）
          通过一个简单的循环测试计算出来的值。因此，它并不准确地反映了 CPU 的实际性能。
Features ：列出了该处理器支持的一些特性和指令集。处理器支持的特性包括浮点运算（fp）、SIMD 指令集（asimd）、
          事件流（evtstrm）、AES 加密指令（aes）、多倍乘（pmull）、SHA-1 加密指令（sha1）、SHA-2 加密指令            （sha2）、CRC32 校验指令（crc32）等
CPU implementer：表示 CPU 的实现者标识符，0x41 对应的是 ARM 公司。
CPU architecture：表示 CPU 的架构版本，8 对应的是 ARMv8 架构。
CPU variant：表示 CPU 的变体标识符。
CPU part ：表示 CPU 的部件标识符。
CPU revision：表示 CPU 的修订版本号。

1.2.2 cat /proc/stat

adb shell cat /proc/stat

cpu  10482627 403910 10374029 108104397 17890 2916045 559432 0 0 0
cpu0 1639634 106156 2203923 46409477 14139 527023 133383 0 0 0
cpu1 1593605 91112 2254611 8611648 1234 508073 130478 0 0 0
cpu2 1617916 87120 2244413 8607307 1138 515380 138253 0 0 0
cpu3 1627092 85860 2264758 8598776 1227 511266 142722 0 0 0
cpu4 968015 7045 294983 8974688 30 211232 4194 0 0 0
cpu5 992425 8100 341480 8972072 56 212606 3505 0 0 0
cpu6 1014721 9074 362541 8959730 22 214518 3418 0 0 0
cpu7 1029216 9439 407315 8970693 40 215944 3476 0 0 0
intr 835312893 0 0 3607787 0 0 308627600 0 23601166 0 0 0 0 0 0 0 0 194936 0 0 0 16972073 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 480 3 0 0 11 11 2204672 208308 0 2 1 1838 55 2 204478 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 434607 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2449420 0 155234 1898 97723 412499 0 0 69 0 0 0 0 0 2 3 0 0 2 0 11 0 9 429 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 177903 997637 792069 6 199483 2569606 166236 0 0 0 0 0 536208 70822 1878629 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 228 0 0 0 6140 19060772 0 1165 0 0 32423 0 0 0 0 0 0 6345 5077 1 2298 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1099 0 0 2 0 0 0 0 0 12 36 21 948 43 0 41 1394 14 0 63 0 0 43 0 0 52244 6512 0 6039 0 0 44 0 0 0 0 0 345 1416756 0 0 1 33770 0 0
ctxt 1450309488
btime 1701832878
processes 5287756
procs_running 1
procs_blocked 0
softirq 115697955 40856 42519104 155619 819646 504315 0 5772282 35412329 0 30473804

1.2.2.1 Cpu信息总览

cpu-cpu7 这一段每一列的具体含义如下：

user：CPU 处于进程为用户态的时间。一般/高优先级，仅统计nice<=0
nice：CPU 处于进程为nice用户态的时间。 低优先级，仅统计nice>0
system：CPU 处于内核态的时间。
idle：CPU 处于空闲态的时间。
iowait：CPU 等待 I/O 操作的时间。
IRQ：CPU 处理硬中断的时间。
softIRQ：CPU 处理软中断的时间。
steal：CPU 被其他虚拟 CPU 窃取的时间。
guest：运行虚拟 CPU 时花费真实 CPU 的时间。
guest_nice：运行一个带nice值的guest花费的时间。即不只是运行虚拟cpu，而且这个cpu的进程优先级较低。

它们的数值单位都为jiffies 看下jiffies的基本定义：

在 Linux 内核中，jiffies 是一个全局变量，用于表示系统启动以来的时钟中断次数。
比如时钟频率为 1000HZ，即每秒发生 1000 次时钟中断，因此 jiffies 值每秒增加 1000，那么1个jiffies=1/1000=0.001s=1ms

标红的两段针对nice值进行了区分，有必要先看下nice的定义：

在 Linux 系统中，nice 值是用来表示进程调度优先级的一个参数，其取值范围是 -20 到 19。nice 值越低，进程的优先级越高，越容易获得 CPU 时间。nice 值越高，进程的优先级越低，CPU 时间分配更少。
具体来说，nice 值的取值范围如下：

• -20：最高优先级
• -19 到 -1：较高优先级
• 0：默认优先级
• 1 到 19：较低优先级
• 20：最低优先级（实际上，nice 值不能超过 19）

1.2.2.2中断信息

intr 835312893 0 0 3607787 0 0 30862........

这行给出中断的信息，第一个为自系统启动以来，发生的所有中断的次数，之后的每个数对应一个特定的中断自系统启动以来所发生的次数

1.2.2.3 上下文切换信息

ctxt 1450309488

自系统启动以来CPU发生的上下文交换的次数

1.2.2.4 运行时间

btime 1701832878

系统启动时间，以 Unix 时间戳的形式表示。
Unix 时间戳是指自 1970 年 1 月 1 日 00:00:00 UTC 起至当前时间的总秒数。因此，btime 中的时间戳单位是秒。

1.2.2.5 所有任务信息

processes 5287756

表示自系统启动以来所创建的任务的数量

1.2.2.6 运行任务信息：

procs_running 1

表示当前运行队列中正在运行着的任务数量

1.2.2.7 阻塞任务信息

procs_blocked 0

表示当前被阻塞的任务的数量

1.2.2.8 软中断信息

softirq 115697955 40856 42519104 155619 819646 504315 0 5772282 35412329 0 30473804

表示从系统启动以来的软中断计数，第一列表示所有软中断的总和，之后各列表示某个指定软中断的数量

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二、Cpu占用率的计算

通过读取、计算 proc/stat下的部分信息来计算当前的cpu占用率

核心思路：1-(idle的jiffies/总的jiffies) *100% 将空闲态占用时间去掉，剩下的不就全是cpu使用的时间了嘛

    /**
     * ^ 表示匹配行的开头。
     * cpu 匹配 "cpu" 这个单词。
     * \\s+ 匹配一个或多个空格字符。
     * (\\d+\\s+){9} 匹配由一个或多个数字加上一个或多个空格字符组成的序列，重复9次。
     * \\d+ 匹配一个或多个数字。
     * $ 匹配行的结尾。 因此，整个正则表达式可以匹配以 "cpu" 开头，后面跟着10个由空格分隔的数字的行。
     */
public static String getCPURate() {
        String path = "/proc/stat";// 系统CPU信息文件
        long Totaljiffies[] = new long[2];
        long totalIdle[] = new long[2];
        FileReader fileReader = null;
        BufferedReader bufferedReader = null;
        Pattern pattern = Pattern.compile("^cpu\\s+(\\d+\\s+){9}\\d+$", Pattern.MULTILINE);
                                                                 //正则表达式，只获取第一行
        for (int i = 0; i < 2; i++) {  //每一次调用分为两次获取 方便求差
            Totaljiffies[i] = 0;
            totalIdle[i] = 0;
            try {
                fileReader = new FileReader(path);
                bufferedReader = new BufferedReader(fileReader, 8192);
                String str;
                while ((str = bufferedReader.readLine()) != null) {  //读取stat信息
                    if (str.toLowerCase().startsWith("cpu")) {//以cpu开头的
                        Matcher matcher = pattern.matcher(str);//直接获取第一行cpu开头的数据
                                                            // 不需要cpu0-7的，那样的话还得多几步运算
                        while (matcher.find()) {
                            String[] values = extractValues(matcher.group());
                            Totaljiffies[i] = sumValues(values);
                            totalIdle[i] = Long.parseLong(values[3]);
                        }
                    }
                    if(i==0){//第一次获取后进行延时等待系统更新信息
                        try {
                            Thread.sleep(100);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            } catch (IOException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            } finally {
                if (bufferedReader != null) {
                    try {
                        bufferedReader.close();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
        double rate = 0;
        if (Totaljiffies[1] > Totaljiffies[0] ) {//正常情况下第二次总的jiffies一定比第一次获得的数据大
            rate = 1.0 * ((Totaljiffies[1] - totalIdle[1]) - (Totaljiffies[0] - totalIdle[0]))
                    / (Totaljiffies[1] - Totaljiffies[0]);
        }
        return String.valueOf(rate);
    }
   /**
     * 头行去掉cpu，合并成String[]数组 
     * @param input
     * @return
     */
    public static String[] extractValues(String input) {
        String[] parts = input.split("\\s+");
        String[] values = new String[parts.length - 1]; // 去掉 "cpu"，所以长度减一

        System.arraycopy(parts, 1, values, 0, parts.length - 1);
        return values;
    }
   /**
     * 求数组和
     * @param input
     * @return
     */
    public static Long sumValues(String input[]) {
        Long sum = Long.valueOf(0);
        for (String value : input) {
            sum += Integer.parseInt(value);
        }
        return sum;
    }

Oncreate里使用匿名线程更新view，很不严谨···

   DecimalFormat df = new DecimalFormat("#0.00");
   
   new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                super.run();
                while (true) {
                    cpu = Double.parseDouble(df.format(Double.parseDouble(getCPURate()) * 100));
                    try {
                        Thread.sleep(200);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                    Cpurate.setText("cpu占用率为"+String.valueOf(cpu)+"%");
                }
            }

        }.start();

对比top:
注：需要将Selinux权限设置为宽容模式，不然没有权限读取内部信息：adb shell setenforce 0

因为时间更新的缘故，top显示的比我app上的更新的快一点。

三、总结

本文归纳了查看Android上cpu大部分信息的方法以及java上层获取计算cpu使用率的方法，希望对你有所帮助。