App電量優化

貓尾巴發表於2018-07-30

APP優化

耗電的背景知識

電池的關鍵指標：

電池容量。
充電時間。
壽命。隨著使用時間的延長，電池容量會降低。例如蘋果官方資料，500 次充電迴圈 iPhone 電池的剩餘容量為原來的 80%。
安全性。三星 Note 7 爆炸。

耗電模組

電能 = 電壓 * 電流 * 時間

power_profiler.xml 檔案定義了不同模組的電流消耗值以及該模組在一段時間內大概消耗的電流。可以參考官方文件《Android 電源配置檔案》。電流的大小和當前模組的狀態也有關係。

螢幕

adb shell dumpsys batterystats > battery.txt
// 各個 Uid 的總耗電量，而且是粗略的電量計算估計。
Estimated power use (mAh):
    Capacity: 3450, Computed drain: 501, actual drain: 552-587
    ...
    Idle: 41.8
    Uid 0: 135 ( cpu=103 wake=31.5 wifi=0.346 )
    Uid u0a208: 17.8 ( cpu=17.7 wake=0.00460 wifi=0.0901 )
    Uid u0a65: 17.5 ( cpu=12.7 wake=4.11 wifi=0.436 gps=0.309 )
    ...

// reset 電量統計
adb shell dumpsys batterystats --reset
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BatteryStatsService 是對外的電量統計服務，具體實現邏輯在 BatteryStatsImpl 中。BatteryStatsImpl 內部使用的就是 PowerProfile，為每個應用建立一個 UID 例項來監控應用系統資源的使用情況。

優化案例：《大眾點評 App 的短視訊耗電量優化實戰》。

反饋耗電問題時，bug report 和 Battery Historian 是最好的排查方法。

//7.0 和 7.0 以後
$ adb bugreport bugreport.zip
//6.0 和 6.0 之前:
$ adb bugreport > bugreport.txt
// 通過 historian 圖形化展示結果
python historian.py -a bugreport.txt > battery.html
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Android 每年都在為了電量優化做努力，在整個 Android 的發展過程中，分幾個階段：

野蠻生長：Pre Android 5.0。
逐步收緊：Android 5.0~8.0。5.0 專門開啟一個 Volta 專案，改善電池的續航。
最嚴限制：Android 9.0。9.0 開始的電源管理，引入了更加嚴格的限制。

耗電優化

耗電優化的優先順序：

優化應用的後臺耗電，符合使用者心理預期。

符合系統規則，讓系統認為你的耗電正常，避免彈出“高耗電警告”。

耗電優化的難點：

缺乏現場，無法復現。
資訊不全，難以定位。統計無法定位到堆疊，無法直接定位到具體原因。
無法評估結果。

耗電的主要原因：

需求導向，保活。例如：推送、後臺任務。
程式碼的 Bug。GPS 沒有關閉、WakeLock 沒有釋放。

從主要問題出發，整理優化思路：

找到需求場景的替代方案。使用廠商通道、foreground service 或者引導使用者加白名單。後臺任務的優化思想是：減少、延遲和合並。參考：《Android 後臺排程任務與省電》。
符合 Android 規則。參考微信的《監控電池電量和充電狀態》
異常情況監控。系統會允許部分合規的後臺邏輯，參考：Android P 的電量管理、電量管理。

Android Vitals 在過年其實根本無法使用。

參考：

Alarm Manager Wakeup 喚醒過多

頻繁使用區域性喚醒鎖

後臺網路使用量過高

後臺 WiFi scans 過多

華為的耗電紅線

監控耗電的方法：

Java Hook。主要監控 WeakLock 和 Alarm，以及一些後臺時硬體的使用。

// 代理 PowerManagerService
ProxyHook().proxyHook(context.getSystemService(Context.POWER_SERVICE), "mService", this)；

@Override
public void beforeInvoke(Method method, Object[] args) {
    // 申請 Wakelock
    if (method.getName().equals("acquireWakeLock")) {
        if (isAppBackground()) {
            // 應用後臺邏輯，獲取應用堆疊等等     
         } else {
            // 應用前臺邏輯，獲取應用堆疊等等
         }
    // 釋放 Wakelock
    } else if (method.getName().equals("releaseWakeLock")) {
       // 釋放的邏輯    
    }
}
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// 代理 AlarmManagerService
new ProxyHook().proxyHook(context.getSystemService
(Context.ALARM_SERVICE), "mService", this)；

public void beforeInvoke(Method method, Object[] args) {
    // 設定 Alarm
    if (method.getName().equals("set")) {
        // 不同版本引數型別的適配，獲取應用堆疊等等
    // 清除 Alarm
    } else if (method.getName().equals("remove")) {
        // 清除的邏輯
    }
}
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插樁。解決 Android P 之後，很多 Hook 的手段不支援的問題。參考 Facebook 的耗電監控開源庫 Battery-Metrics

public class WakelockMetrics {
    // Wakelock 申請
    public void acquire(PowerManager.WakeLock wakelock) {
        wakeLock.acquire();
        // 在這裡增加 Wakelock 申請監控邏輯
    }
    // Wakelock 釋放
    public void release(PowerManager.WakeLock wakelock, int flags) {
        wakelock.release();
        // 在這裡增加 Wakelock 釋放監控邏輯
    }
}
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步驟

實現

Hook

實現了IAlarmManagerHook、IPowerManagerHook、ILocationManagerHook這三那個代理，分別實現對AlarmManager、PowerManager、LocationManager的監聽。

public class BatteryHookManager {

    /**
     * 初始化
     * @param context
     */
    public void initHook(Context context){
        //初始化日誌
        BatteryLogUtil.init(context);

        //初始化Hook
        new IAlarmManagerHook(context).onInstall();
        new IPowerManagerHook(context).onInstall();
        new ILocationManagerHook(context).onInstall();
    }

    private BatteryHookManager(){}
    private static class BatteryHookManagerHolder{
        private static final BatteryHookManager INSTANCE= new BatteryHookManager();
    }

    public static BatteryHookManager getImp(){
        return BatteryHookManagerHolder.INSTANCE;
    }

}
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在專案的application裡面初始化BatteryHook

public class BatteryApplication extends Application {

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        BatteryHookManager.getImp().initHook(this);

    }
}
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