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Android性能优化(九)之不可忽视的电量

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头条祁同伟
2017.04.27 18:02* 字数 2875

1、 前言

移动互联网的大潮到来之后,我们都变身好男人:“用智能手机的男人都是好男人,因为晚上必须回家充电。”一句笑言,但也可以看得出来目前使用智能设备电量方面的问题

而开发者在电量消耗方面也起到了推波助澜的作用:相比于卡顿、内存泄漏等问题,开发者对电量消耗的重视程度极低;

  1. 开发者和QA工作时,会习惯性的连接电脑或者电源随时充电,电量问题根本暴露不出来;
  2. 开发者和QA的工作重点主要放在业务功能完成度上,类似卡顿、内存泄漏等性能问题直到暴露出来才会去解决,更何况不影响开发者和QA的电量消耗。

然而开发者的不关注并不代表用户的忽视,Android设备用户会普遍装载管家类App,通过这些管家App,用户可以轻松找到那些“电池杀手”应用,然后就是删除————》差评————》转向竞争对手应用一条龙。因此对于开发者而言要尽量少用电量,合理使用电池。本节就来一起探索既可以省电,又不影响用户体验的方法。

2、 电量测试

Android4.1版本之后在系统增加了battery info模块,记录一定时间周期内整机及单个App的电量消耗。

2.1 注册广播

ACTION_BATTERY_CHANGED

IntentFilter filter = new IntentFilter();
filter.addAction(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED);
registerReceiver(filter,receiver);

然后就可以获取电池电量、充电状态、电池状态等信息。具体参考BatteryManager
缺点:

  1. 获取到的是手机整体的耗电量,而不是特定App的耗电量;
  2. 实时性差,精度较低,只能接受被动通知电量余量以及跳变。

2.2 Battery Historian

最强大、最推荐的工具:Battery Historian是Android5.0之后Google开源的一款用于检测与电池有关的信息和事件的工具,从设备中收集电池数据,然后使用Battery Historian可以可视化分析相关指标如耗电比例、Wifi、蜂窝数据量、WakeLock唤醒次数。随着Android6.0更新了Battery Historian 2.0加入引起手机状态变化的应用。

通过Battery Historian可以方便的看到各耗电模块随着时间的耗电情况:包含操作类型、执行时间、对应App等;还可以进行筛选特定的App,给出一个总结性的说明,包括:Network Information、 Syncs、WakeLock、Services、Process info、Scheduled Job、Sensor Use等,查看每一个模块的总结,可以看出来每一项的耗时以及执行次数。当发现异常的时候可以针对性的进行排查。总之:Battery Historian真的很强大。

adb命令导出电量信息:

adb shell dumpsys batterystats --reset(Android4.1到4.3 adb shell dumpsys batteryinfo)
adb bugreport > bugreport.txt(Android7.0以上 adb bugreport bugreport.zip)

安装Battery Historian后打开:http: //localhost:9999/, 上传bugreport.txt文件开始分析,下图分析360手机助手为例;

11点44分06秒和11点55分10秒发生两次JobScheduler操作,图有木有很像TraceView

单独查看360手机助手,此处显示WakeLock的使用

可以看出:360手机助手使用WakeLock的场景有:推送、定时任务、利用系统账号同步、服务等。

悄悄的告诉你:360手机助手相比于一般应用耗电的场景更多哦,当然对于一个超级App,也不能过多要求。

安装过程可以参考Github:battery-historian。备注:我使用Docker的方式并没有执行成功,通过Go的方式完成的。

3、 电量优化

Android系统上App的电量消耗主要由cpu、wakelock、数据传输(流量和wifi)、wifi运行、gps、other senior组成,而耗电异常也是由于这几个模块的使用不当。

3.1 CPU时间片优化

当检测到CPU时间片消耗异常时,需要使用TraceView,获取进程执行信息,定位CPU占用率异常的问题,关于CPU的使用可以参照《Android性能优化(一)之启动加速35%
一文。

3.2 网络传输

[图片上传失败...(image-4a5d39-1516440798440)]
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。

3.2.1 数据压缩

通过数据压缩等方式缩减传输时间,降低电量消耗,此章节可以参考《Android 性能优化(八)之网络优化》

3.2.2 选择更快的传输方式

虽然3G芯片比Wifi芯片耗电低,但Wifi的速率可以让数据在较短时间内完成传输,从而降低电量消耗。

3.2.3 请求集中发送

分析和统计之类的非重要操作,可以在合适状态(电量充足或Wifi状态)下发送。参见3.6节JobScheduler。

3.2.4 无网状态避免网络请求

之前在网络优化的文章里写过,网络请求失败之后的重试机制,但是要注意这个重试是在有网状态下的重试。否则无网状态下重试不会请求成功,只会消耗电量。尤其是与AlarmManager或者WakeLock连用的场景下,耗电量会更多。

3.3 GPS

定位是App中常用的功能,但是定位不能千篇一律,不同的场景以及不同类型的App对定位更加需要个性化的区分。

3.3.1 选择合适的Location Provider

Android系统支持多个Location Provider:

  • GPS_PROVIDER:
    GPS定位,利用GPS芯片通过卫星获得自己的位置信息。定位精准度高,一般在10米左右,耗电量大;但是在室内,GPS定位基本没用。

  • NETWORK_PROVIDER
    网络定位,利用手机基站和WIFI节点的地址来大致定位位置,这种定位方式取决于服务器,即取决于将基站或WIF节点信息翻译成位置信息的服务器的能力。

  • PASSIVE_PROVIDER:
    被动定位,就是用现成的,当其他应用使用定位更新了定位信息,系统会保存下来,该应用接收到消息后直接读取就可以了。比如如果系统中已经安装了百度地图,高德地图(室内可以实现精确定位),你只要使用它们定位过后,再使用这种方法在你的程序肯定是可以拿到比较精确的定位信息。

使用Criteria,设置合适的模式、功耗、海拔、速度等需求,系统会返回合适的Location Provider。

例如你的App只是需要一个粗略的定位那么就不需要使用GPS进行定位,既耗费电量,定位的耗时也久。

3.3.2 及时注销定位监听

在获取到定位之后或者程序处于后台时,注销定位监听,此时监听GPS传感器相当于执行no-op(无操作指令),用户不会有感知但是却耗电。

    public void onPause() {
        super.onPause();
        locationManager.removeListener(locationListener);
    }
    
    public void onResume(){
        super.onResume();
        locationManager.requestLocationUpdates(locationManager.getBestProvider(criteria, true),6000,100,locationListener);
    }
3.3.3 多模块使用定位尽量复用

多个模块使用定位,尽量复用上一次的结果,而不是都重新走定位的过程,节省电量损耗;例如:在应用启动的时候获取一次定位,保存结果,之后再用到定位的地方都直接去取。

3.4 谨慎使用WakeLock

Android为了节省电量,会在用户无操作一段时间之后进入休眠状态。Wake Lock是一种锁的机制,只要有人拿着这个锁,系统就无法进入休眠。一些App为了能在后台持续做事情,就会持有一个WakeLock,那么手机就不会进入休眠状态,App要做的事情能做了,但是也更加耗电。

  • App在前台不要申请WakeLock,此时无需申请,申请的话会计算到应用电量消耗;
  • App在后台由于业务需要必须要申请WakeLock时使用带有超时参数的方法,防止由于忘记或者异常情况下没有释放;
  • App申请使用WakeLock,任务结束之后及时释放,让系统再次进入休眠状态。
PowerManager pm = (PowerManager)mContext.getSystemService(Context.POWER_SERVICE);
 PowerManager.WakeLock wl = pm.newWakeLock(PowerManager.SCREEN_DIM_WAKE_LOCK| PowerManager.ON_AFTER_RELEASE,TAG);
 wl.acquire(TIMEOUT);// 使用带有超时参数的acquire方法
 // ... do work...
 wl.release();

备注:如果只是需要屏幕常亮的话,可以使用FLAG_KEEP_SCREEN_ON,无需考虑释放WakeLock的问题。

3.5 传感器使用

  • 使用传感器,选择合适的采样率,越高的采样率类型则越费电;

    • SENSOR_DELAY_NOMAL (200000微秒)

    • SENSOR_DELAY_UI (60000微秒)

    • SENSOR_DELAY_GAME (20000微秒)

    • SENSOR_DELAY_FASTEST (0微秒)

  • 在后台时注意及时注销传感器监听;

3.6 JobScheduler

使用JobScheduler,一些任务通过JobScheduler来触发,例如可推迟的网络请求、下载、GPS等,可以在特定场景:连接Wifi、连接电源等场景触发。既完成了任务,也无需考虑由于一些任务导致的电量消耗。

4、 后记

4.1 电量优化的一般套路

  1. 在设置-电量里查看App的耗电情况;
  2. 使用Battery Historian进行分析,这是分析里最重要的一步;
  3. 针对分析结果,参照第三章节的优化方式进行优化。

4.2 Android系统费电吗?

一直有一种传言:Android系统比较费电,然而真相不是这样,请不要把锅甩给Android系统:

  • 原生的Android手机其实并不耗电,不安装App的Android手机放置一周仍然是电量充足,而且对功耗的控制在Android每次版本更新都会有所补强。
  • 耗电的原因在于手机ROM以及安装的软件,手机ROM会针对原生的Android做各种各样的定制(免费赠送各种“亲情软件”,各种系统级应用)。安装软件的开发者不考虑电量损耗,以及都希望千方百计占用系统资源(例如保活、互拉)等。

电量优化可以说是开发者和QA最不关注的一个方面了,但是如果任而由之,变成“电量杀手”不仅仅是伤害用户的体验,也是对自己的放纵。性能问题不仅仅在于发现之后的优化更改,更在平时的防微杜渐。

参考:

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