Android优化之电量优化的实现

Android 5.0 后用 Battery Historian 工具分析电量。

耗电因素

移动网络请求

手机通过内置的射频模块和基站联系，从而链接上网的，而这个射频模块(radio)是非常耗电的，为了控制这个射频模块的耗电，硬件驱动及 Android RIL 层做了很多处理。例如可以单独关闭 radio(飞行模式)，间歇性假休眠 radio(有数据发生时才上电，保持一个频率的与基站交互)等等。如今的 App 都是移动互联网 App，不可避免的会有大量的网络请求，会导致 radio 一直处于活跃状态，从而耗电量增加。

使用移动网络传输数据，电量的消耗有以下 3 种状态：

• Full power：高功率状态，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：低功耗状态，对电量的消耗差不多是 Full power 状态下的 50%。
• Standby：空闲态，没有数据连接需要传输，耗电最少。

从低功率到高功率大约 1.5s，从空闲态到高功率大约 2s，秒。在应用中每创建一个新的网络连接，网络（射频）模块都会转换到高功率状态（Radio Full Power），在数据传输完后再转回低功耗状态（Radio Low Power），转换的过程需要 5 秒，这 5 秒的耗电量保持在高功率状态，最后再转换空闲态需要 12 秒。因此，对于一个典型的移动网络设备，每个数据传输都会导致网络模块消耗 20 秒的电量。

WakeLock

Android 系统本身为了优化电量的使用，会在没有操作时进入休眠状态，来节省电量。当然，为了便于开发(很多应用不可避免的希望在灭屏后还能运行一些事儿，或是要保持屏幕一直亮着--比如播放视频)，Android 提供了一个 PowerManager.WakeLock 的东西.

我们可以用 WakeLock 来保持 CPU 运行，或是防止屏幕变暗/关闭，让手机可以在用户不操作时依然可以做一些事儿。然而，获取 WakeLock 很容易，释放不好就会成为难题，消耗电量。例如获取了一个 WakeLock 来保持 CPU 运转，做一个复杂运算并将数据上传到后台服务器，然后释放该 WakeLock。然而这个过程可能并不像我们想象的那么快，可能因为比如服务器挂掉，计算出了异常等等导致 WakeLock 没有释放，CPU 会一直得不到休眠，而大大增加耗电。

另外，WakeLock 还有 android:keepScreenOn 属性，还可以让屏幕常量，这也是耗电大户。

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, "TestLocknService"); 
    if (null != mWakeLock) { 
      mWakeLock. acquire(); 
    } 
  } 
} 

• PARTIAL_WAKE_LOCK：保持 CPU 正常运转，屏幕和键盘灯有可能 会关闭。
• SCREEN_DIM_WAKE_LOCK：保持 CPU 运转，允许保持屏幕显示，但有可能变暗，允许关闭键盘灯。
• SCREEN_BRIGHT_WAKE_LOCK：保持 CPU 运转，允许保持屏幕高亮显示，允许关闭键盘灯。
• FULL_WAKE_LOCK：保持 CPU 运转，保持屏幕高亮显示，键盘灯也保持亮度。
• ACQUIRE_CAUSES_ WAKEUP：强制使屏幕亮起，这种锁主要用于一些必须通知用户的操作。
• ON_AFTER_RELEASE：当锁被释放时，保持屏幕亮起一段时间。

需要注册权限

<uses-permission android:name="android.permission.WAKE_LOCK"/>
<uses-permission android:name="android.permission.DEVICE_POWER"/>

GPS

应用中经常会用到定位服务，Android 提供了 Network 定位和 GPS 定位。相对来说，GPS 会精确得多，对于一些诸如跑步，导航类的应用基本会使用 GPS 定位。然而，GPS 定位也会消耗大量的电量。

AlarmManager

间隔不能太短。

优化建议

优化网络请求

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，尽量多地保持在 Radio Standby 状态。

尽量在 Wi-Fi 环境下使用数据传输。

谨慎使用 WakeLock

WakeLock 获取释放成对出现（调用 release），使用超时 WakeLock，以防出异常导致没有释放。

WakeLock 有一个接口 setReferenceCounted，用来设置 WakeLock 的计数机制，true 为计数，false 为不计数，默认是 true。所谓计数即每一个 acquire 必须对应一个 release；不计数则是无论有多少个 acquire，一个 release 就可以释放。虽然官方说默认 是计数的，但有的第三方 ROM 做了修改，使默认是不计数的。

主动设置 wakeLock.setReferenceCounted(false)。

监听手机充电状态

BatteryManager 会发送一个包含充电状态的持续广播，我们可以通过此广播获取充电状态和电量详情。因为这是一个持续广播，无需写 Receiver，可以直接通过 intent 获取相关数据。

IntentFilter ifilter = new IntentFilter(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED);
Intent batteryStatus = context.registerReceiver(null，ifilter);
// 设备正在充电
int status = batteryStatus.getIntExtra(BatteryManager.EXTRA_STATUS，-1);
boolean isCharging = status == BatteryManager.BATTERY_STATUS_CHARGING ||
         status == BatteryManager.BATTERY_STATUS_FULL;
// 也可以监听充电状态的变化，只要设备连接或断开电源，BatteryManager 就会广播相应的操作
int chargePlug = batteryStatus.getIntExtra(BatteryManager.EXTRA_PLUGGED，-1);
boolean usbCharge = chargePlug == BATTERY_PLUGGED_USB;
boolean acCharge = chargePlug == BATTERY_PLUGGED_AC;

另外页可以注册 Receiver来监听

<receiver android:name=".PowerConnectionReceiver">
  <intent-filter>
    <action android:name="android.intent.action.ACTION_POWER_CONNECTED"/>
    <action android:name="android.intent.action.ACTION_POWER_DISCONNECTED"/>
  </intent-filter>
</receiver>

Doze and App Standby

Android 6.0 提供了两个用来节省电量的技术 Doze 和 App Standby。

• Doze 瞌睡。如果设备闲置了一段较长时间，Doze 技术将通过延迟后台网络活动，CPU 运行等来减少电量损耗。
• App Standy 应用待机。不是最近得到过用户使用的 App，App Standy 将延缓这个应用的后台网络活动。

所有 Android 6.0 及以上的设备上，Doze and App Standby 都会运行。可能会影响 App 的运行，可以根据官方文档适配。

可以在代码中调起电量优化的设计页面，让用户选择是否将应用加入白名单，以在 Doze 模式下能够做一些事情。

定位

定位中使用 GPS，及时关闭

// Remove the listener you previously added
locationManager.removeUpdates(locationListener);

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，进而减少单位时间内该应用程序占整个系统耗电的百分比。

浮点运算比整数运算更消耗 CPU 时间片，因此耗电也会增加，在编写 代码的过程中应该尽量减少浮点运算。

• 除法变乘法。
• 充分利用移位。
• 查表法，直接使用映射关系，但这会增加内存占用，视情况而定。

熄屏后停止一些和 UI 效果有关的操作，比如动画。