Android 优化——电量优化

Android 优化目录


Android 5.0 后用 Battery Historian 工具分析电量。

耗电因素

  1. 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。

  2. 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"/>

  3. 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。
  4. AlarmManager 间隔不能太短。

优化建议

  1. 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。
  2. 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)
  3. 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>
  4. 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。

  5. 定位 定位中使用 GPS,及时关闭 // Remove the listener you previously added locationManager.removeUpdates(locationListener);
  6. 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。
  7. 熄屏后停止一些和 UI 效果有关的操作,比如动画。

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