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在 Add Metrics 中我们可以增加更多的测量项。

CPU running

如果一直处于 running，则表明电量消耗比较高。

JobScheduler

选中 Job Scheduler 的某一个工作时间片，我们可以查看具体的 发生的时间、耗时以及次数，最重要的是它统计出来了是哪一个进程在使用这个 JobScheduler。

App Selection

• 1）、选择要分析电量的指定 App。
• 2）、点击右边区域的 System Stats 一栏可以在下方查看各个系统组件的电量百分比消耗详情，例如 Userspace Wakelocks。

主入口处的 Switch to Bugreport Comparison

选择多个文件进行上传对比。

5、电量专项测试

---

1）、耗电场景测试

• 复杂计算。
• 音视频播放。

2）、传感器相关

• 使用时长
• 耗电量
• 发热

3）、后台静默测试

四、耗电优化

===============================================================

1、耗电优化的难点

---

• 1）、「缺乏现场，无法复现」。
• 2）、「信息不全，难以定位」。
• 3）、「无法评估结果」。

在 App 开发中，经常会由于某个需求场景或 代码 bug 而导致大量耗电。

2、后台调度任务省电

---

思考步骤

• 需要后台运行
• 长时间下载：DownloadManager
• 数据同步：SyncAdapter
• 本地任务：JobScheduler
• 特定时间执行：AlarmManager
• 实时通信：推送服务
• 立刻执行：Foreground Service

对于耗电优化中，我们最常用的就是 JobScheduler，下面👇，我们来实战一下。

Job Scheduler 实战

/

• 开启 JobScheduler

*/

private void startJobScheduler() {

if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) {

JobScheduler jobScheduler = (JobScheduler) getSystemService(Context.JOB_SCHEDULER_SERVICE);

JobInfo.Builder builder = new JobInfo.Builder(1, new ComponentName(getPackageName(), JobSchedulerService.class.getName()));

// 设置仅在 充电和WIFI 下才使用 JobScheduler 进行批量任务处理

builder.setRequiresCharging(true)

.setRequiredNetworkType(JobInfo.NETWORK_TYPE_UNMETERED);

jobScheduler.schedule(builder.build());

}

}

其中，「JobSchedulerService 就是用于进行批量任务处理的服务」，示例代码如下所示：

/

• 用于进行批量任务处理的 JobSchedulerService

*/

@RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP)

public class JobSchedulerService extends JobService {

@Override

public boolean onStartJob(JobParameters params) {

// 此处执行在主线程

// 模拟一些处理：批量网络请求，APM日志上报

return false;

}

@Override

public boolean onStopJob(JobParameters params) {

return false;

}

}

特点

• 1）、「仅支持 API 21 及之上」。
• 2）、「在符合某些条件时创建执行在后台的任务」。
• 3）、「把不紧急的任务放到更合适的时机批量处理」。

符合 Android 规则，手机在充电状态才去做耗电工作。示例代码如下所示：

IntentFilter ifilter = new IntentFilter(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED);

Intent batteryStatus = context.registerReceiver(null, ifilter);

//获取用户是否在充电的状态或者已经充满电了

int status = batteryStatus.getIntExtra(BatteryManager.EXTRA_STATUS, -1);

boolean isCharging = status == BatteryManager.BATTERY_STATUS_CHARGING || status == BatteryManager.BATTERY_STATUS_FULL;

3、电量优化套路总结

---

1、优化应用的后台耗电

避免后台长时间获取 WakeLock、WIFI 和蓝牙的扫描等。

2、符合系统的耗电规则

Android P 使用了 Android Vitals 监控后台耗电，其规则如下所示：

• 1）、Alarm Manager wakeup 唤醒过多：当手机不在充电状态，每小时 wakeup 唤醒次数大于 10 次。
• 2）、频繁使用局部唤醒锁：当手机不在充电状态，partial wake lock 持有超过1小时。
• 3）、后台网络使用量过高：当手机不在充电状态而且应用在后台，每小时网络使用量超过 50MB。
• 4）、后台 WiFi scans 过多：当手机不在充电状态而且应用在后台，每小时大于4次 WiFi scans。

3、CPU 时间片

「Android 手机保护 AP 和 BP 两个 CPU。AP 即 Application Processor，所有的用户界面以及 App 都是运行在 AP 上的。BP 即 Baseband Processor，手机射频都是运行在这个 CPU 上的。而一般我们所说的耗电，PowerProfile 文件里面的 CPU，指的是 AP」。

CPU 耗电通常有两种情况：

• 1）、「长期频繁唤醒：原本可以仅仅在 BP 上运行，消耗 5mA 左右，但是因为唤醒，AP 就会运作，不同手机情况不一样，至少会导致 20~30 mA 左右的耗电」。
• 2）、「CPU 长期高负荷：例如 App 退到后台的时候没有停止动画，或者程序有不退出的死循环等等，导致 CPU 满频、满核地跑」。

常用优化 CPU 时间片的方式有：

• 1）、「获取运行过程线程 CPU 消耗，定位 CPU 占用率异常方法」。
• 2）、「减少后台应用的主动运行」。

4、网络相关

通常情况下，使用 WIFI 连接网络时的功耗要低于使用移动网络的功耗。而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，电量消耗最少」。

因此，为了避免网络连接所带来的电量消耗，我们可以采用如下几种方案：

• 1）、尽量在 WIFI 环境下进行数据传输，在使用 WIFI 传输数据时，应该尽可能增大每个包的大小（不超过 MTU），并降低发包的频率。
• 2）、在蜂窝移动网络下需要对请求时机及次数控制：可以延迟执行的网络请求稍后一起发送，最好做到批量执行，尽量避免频繁的间隔网络请求，以尽量多地保持在 Radio Standby 状态。
• 3）、使用 JSON 和 Protobuf 进行数据压缩，减少时间。
• 4）、禁止使用轮询功能：轮询会导致网络请求一直处于被激活的状态，耗电过高。

5、定位相关

• 1）、「根据场景谨慎选择定位模式：对定位准确度没那么高的场景可以选择低精度模式」。
• 2）、「可以考虑网络定位代替 GPS」。
• 3）、「使用后务必及时关闭，减少更新频率，例如定位开启一定时间后超过某个阈值可以执行一个兜底策略：强制关闭 GPS」。

6、界面相关

• 1）、「离开界面后停止相关活动，例如关闭动画」。
• 2）、「耗电操作判断前后台，如果是后台则不执行相关操作」。

7、WakeLock 相关

WakeLock 常用于后台播放音视频、录制音视频、下载文件的情况。如果没有合理使用 WakeLock，则会造成严重的耗电问题，为了避免该问题，「我们应该定期针对使用了 WakeLock 的模块进行重点排查」。

我们可以使用 adb shell dumpsys power 命令查看系统当前的耗电信息，其中我们可以看到 WakeLock 列表，它通常会以「”mLocks.size“ 或者 ”Wake Locks：size“」 开头。关于 WakeLock 的使用我们要着重注意以下几点：

• 1）、「注意成对使用 acquire、release」。
• 2）、「建议使用带参数的 acquire，避免没有及时释放而导致电量消耗过大」。
• 3）、「使用 finally 确保 release 一定会被调用」。
• 4）、「常亮场景使用 keepScreenOn 即可」。
• 5）、「WakeLock 有一个接口 setReferenceCounted，用来设置 WakeLock 的技术机制，官方默认为计数。true 为计数，false 为不计数。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。但是问题是有的第三方 ROM 它将默认设置为了不计数，以为我们需要在调用 newWakeLock 之后再调用 setReferenceCounted 为 false」。

8、计算优化

「浮点运算比整数运算更消耗 CPU 时间片，因此耗电也会增加」。避开浮点运算的优化方法如下所示：

• 1）、「除法变乘法」。
• 2）、「充分利用移位」。
• 3）、「在 native 层开发时，可以利用 ARM neon 指令集做并行运算，注意需要 ARM V7 及以上架构 CPU 才能支持」。

9、灭屏时停止动画

「我们可以监听灭屏以及亮屏的广播，在灭屏的时候停止 surfaceView 的动画绘制。在亮屏的时候，恢复动画的绘制」。

五、耗电监控

===============================================================

以后台耗电监控为主，必须监控的模块有：

• 1）、「Alarm wakeup」
• 2）、「WakeLock」
• 3）、「WiFi scans」
• 4）、「Network」

「必须监控的现场信息有」 ：

• 1）、「堆栈信息」
• 2）、「是否充电」
• 3）、「电量水平」
• 4）、「应用前后台时间」
• 5）、「CPU 状态信息」

最后，我们需要 「提炼规则，将监控内容 => 抽象成规则」。

1、Java Hook

---

我们可以通过代理对应的 Service 实现，完成收集 Wakelock、Alarm、GPS 的申请堆栈、释放信息、手机充电状态等等。

❝

示例项目

❞

2、电量辅助监控实战

---

1）、获取运行时能耗文件

• 1）、adb pull /system/framework/framework-res.apk
• 2）、反编译，xml—》power_profile

2）、电量辅助监控

线下使用 epic 进行 AOP 电量辅助统计

这里我们就以 WakeLock 的监控为例，切面代码如下所示：

public static long sStartTime = 0;

@Insert(value = “acquire”)

@TargetClass(value = “com.optimize.performance.wakelock.WakeLockUtils”,scope = Scope.SELF)

public static void acquire(Context context){

trace = Log.getStackTraceString(new Throwable());

sStartTime = System.currentTimeMillis();

Origin.callVoid();

new Handler().postDelayed(new Runnable() {

@Override

public void run() {

WakeLockUtils.release();

}

},1000);

}

@Insert(value = “release”)

@TargetClass(value = “com.optimize.performance.wakelock.WakeLockUtils”,scope = Scope.SELF)

public static void release(){

LogUtils.i(“PowerManager “+(System.currentTimeMillis() - sStartTime)+”/n”+trace);

此外，我们也可以利用 epic 来监控每个线程的执行时间，超过阈值则警告，示例代码如下所示：

public static long runTime = 0;

@Insert(value = “run”)

@TargetClass(value = “java.lang.Runnable”,scope = Scope.ALL)

public void run(){

runTime = System.currentTimeMillis();

Origin.callVoid();

LogUtils.i("runTime "+(System.currentTimeMillis() - runTime));

}

3、编译插桩

---

「写一个基础类，然后在统一的调用接口中添加监控逻辑」。这里我们可以参考 Facebook Battery-Metrics 获取、监控数据的方式。其代码如下所示：

public class WakelockMetrics {

/

• 获取 WakeLock
• @param wakeLock WakeLock
• @param timeout 超时时间

*/

public static void acquire(PowerManager.WakeLock wakeLock, long timeout) {

wakeLock.acquire(timeout);

// 监控 wakelock 相关信息

Log.e(“HOOOOOOOOK”, “–acquireWakeLock–”);

Log.e(“HOOOOOOOOK”, Utils.getStackTrace());

// 使用 Battery-Metrics 库统计其它维度的电量信息

}

/

• 释放 WakeLock
• @param wakeLock WakeLock

*/

public static void release(PowerManager.WakeLock wakeLock) {

wakeLock.release();

Log.e(“HOOOOOOOOK”, “–releaseWakeLock–”);

Log.e(“HOOOOOOOOK”, Utils.getStackTrace());

// 使用 Battery-Metrics 库统计其它维度的电量信息

}

}

Gradle 耗电量统计插件中 BatteryCreateMethodVisitor 的核心实现代码如下所示：

@Override

public void visitMethodInsn(int opcode, String owner, String name, String descriptor, boolean isInterface) {

// 监控 Wakelock

String monitorClass = “com/ss/android/ugc/bytex/example/battery_monitor/WakelockMetrics”;

if (!monitorClass.equals(className)

&& “android/os/PowerManager$WakeLock”.equals(owner)

&& opcode == Opcodes.INVOKEVIRTUAL

&& “acquire”.equals(name)) {

mv.visitMethodInsn(

Opcodes.INVOKESTATIC,

monitorClass,

name,

“(Landroid/os/PowerManager$WakeLock;J)V”,

isInterface

);

return;

}

if (!monitorClass.equals(className)

&& “android/os/PowerManager$WakeLock”.equals(owner)

&& opcode == Opcodes.INVOKEVIRTUAL

&& “release”.equals(name)) {

mv.visitMethodInsn(

Opcodes.INVOKESTATIC,

monitorClass,

name,

“(Landroid/os/PowerManager$WakeLock;)V”,

isInterface

);

return;

}

// 监控 Gps

monitorClass = “com/pingan/bank/customplugin/GpsMetrics”;

if (!monitorClass.equals(className)

&& “android/location/LocationManager”.equals(owner)

&& opcode == Opcodes.INVOKEVIRTUAL

&& “requestLocationUpdates”.equals(name)) {

mv.visitMethodInsn(

Opcodes.INVOKESTATIC,

monitorClass,

name,

“(Landroid/location/LocationManager;Ljava/lang/String;JFLandroid/location/LocationListener;)V”,

isInterface

);

return;

}

if (!monitorClass.equals(className)

&& “android/location/LocationManager”.equals(owner)

&& opcode == Opcodes.INVOKEVIRTUAL

&& “removeUpdates”.equals(name)) {

mv.visitMethodInsn(

Opcodes.INVOKESTATIC,

monitorClass,

name,

“(Landroid/location/LocationManager;Landroid/location/LocationListener;)V”,

isInterface

);

return;

}

// 监控 Alarm Service

monitorClass = “com/pingan/bank/customplugin/AlarmMetrics”;

if (!monitorClass.equals(className)

&& “android/app/AlarmManager”.equals(owner)

&& opcode == Opcodes.INVOKEVIRTUAL

&& “set”.equals(name)) {

mv.visitMethodInsn(

Opcodes.INVOKESTATIC,

monitorClass,

name,

“(Landroid/app/AlarmManager;IJLandroid/app/PendingIntent;)V”,

isInterface

);

return;

}

if (!monitorClass.equals(className)

&& “android/app/AlarmManager”.equals(owner)

&& opcode == Opcodes.INVOKEVIRTUAL

&& “cancel”.equals(name)) {

mv.visitMethodInsn(

Opcodes.INVOKESTATIC,

monitorClass,

name,

“(Landroid/app/AlarmManager;Landroid/app/PendingIntent;)V”,

isInterface

);

return;

}

super.visitMethodInsn(opcode, owner, name, descriptor, isInterface);

}

缺点

系统的代码插桩方案无法替换。

六、电量优化常见问题

===================================================================

1、怎么做电量测试？

---

电量相关的测试相对来说难度较大，因为 App 在具体手机上的耗电量无法准确统计，每一个手机所使用的硬件不一样，那么它相应的功耗就不一样。而且这个功耗值我们只能在线下通过导出手机的 power_profile.xml 文件拿到。

由于我们无法获取准确的耗电量，所以我们只能增加多个维度来辅助判断 App 是否耗电。

最后，我们可以分场景各个突破。

关于电量测试，我们可以针对各个功能场景进行针对性的专项测试。操作一段时间后，我们可以在手机设置—电量消耗里面，利用其数据作为判断依据。这样虽然直观，但精确度不行。

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