Android 进阶——性能优化之电量优化全攻略及实战小结

Posted 2023-02-16 CrazyMo_

文章大纲

• 引言
• 一、偷懒至上的原则
• 二、低电耗模式
• • 1、低电耗模式概述
  • 2、低电耗模式限制
  • 3、适配适应低电耗模式
• 三、应用待机模式
• • 对其他用例的支持

引言

电池续航时间是移动用户体验中最重要的一个方面。没电的设备完全无法使用。因此，对于应用来说，尽可能地考虑电池续航时间是至关重要的。为使应用保持节能，有三点需要注意：

• 让应用变得“偷懒至上”。
• 充分利用可帮助您管理应用耗电量的平台功能。
• 使用可帮助您找出耗电源头的工具。

当测试或者其他人反馈耗电问题时，bug report结合Battery Historian是最好的排查方法。

//7.0和7.0以后
$ adb bugreport bugreport.zip
//6.0和6.0之前:
$ adb bugreport > bugreport.txt
//通过historian图形化展示结果
python historian.py -a bugreport.txt > battery.html

一、偷懒至上的原则

让应用变得“偷懒至上”是指设法减少和优化特别耗电的操作，“偷懒至上”设计背后的核心问题包括：

• 减少操作：您的应用是否存在可删减的多余操作？例如，是否可以缓存已下载的数据，而不是反复唤醒无线装置来重新下载数据？
• 推迟操作：应用是否需要立即执行某项操作？例如，是否可以等到设备充电后再将数据备份到云端？
• 合并操作：工作是否可以批处理，而不是多次将设备置于活动状态？例如，是否真的有必要让数十个应用分别在不同时间打开无线装置发送消息？是否可以改为在无线装置单次唤醒期间传输消息？

在使用 CPU、无线装置和屏幕时，您应该考虑这些问题。“偷懒至上”设计通常可以很好地优化这些耗电因素。

二、低电耗模式

从 android 6.0（API 级别 23）开始，Android 引入了两项省电功能：低电耗模式和应用待机模式，通过管理应用在设备未连接至电源时的行为方式，帮助用户延长电池寿命。

1、低电耗模式概述

当用户长时间未使用设备时，低电耗模式会延迟应用的后台 CPU 和网络活动，从而降低耗电量。如果用户未插接设备的电源，在屏幕关闭的情况下，让设备在一段时间内保持不活动状态，那么设备就会进入低电耗模式。在低电耗模式下，系统会：

• 尝试通过限制应用访问占用大量网络和 CPU 资源的服务来节省电量。
• 会阻止应用访问网络，并延迟其作业、同步和标准闹钟。

系统会定期退出低电耗模式一小段时间，让应用完成其延迟的活动。在此维护期内，系统会运行所有待处理的同步、作业和闹钟，并允许应用访问网络。

在每个维护期结束时，系统会再次进入低电耗模式，暂停网络访问并推迟作业、同步和闹钟。随着时间的推移，系统安排维护期的次数越来越少，这有助于在设备未连接至充电器的情况下长期处于不活动状态时降低耗电量。一旦用户通过移动设备、打开屏幕或连接至充电器唤醒设备，系统就会立即退出低电耗模式，并且所有应用都会恢复正常活动。

2、低电耗模式限制

在低电耗模式下，您的应用会受到以下限制：

• 暂停访问网络。
• 系统忽略唤醒锁定。
• 标准 AlarmManager 闹钟（包括 setExact() 和 setWindow()）推迟到下一个维护期。
  • 如果您需要设置在设备处于低电耗模式时触发的闹钟，请使用 setAndAllowWhileIdle() 或 setExactAndAllowWhileIdle()。
  • 使用 setAlarmClock() 设置的闹钟将继续正常触发，系统会在这些闹钟触发之前不久退出低电耗模式。
• 系统不执行 WLAN 扫描。
• 系统不允许运行同步适配器。
• 系统不允许运行 JobScheduler。

3、适配适应低电耗模式

低电耗模式可能会对应用产生不同的影响，具体取决于应用提供的功能和使用的服务。许多应用无需修改即可在低电耗模式周期内正常运行。在某些情况下，您必须优化应用管理网络、闹钟、作业和同步的方式。应用应该能够在每个维护期内高效地管理活动。低电耗模式尤其可能会影响 AlarmManager 闹钟和定时器管理的活动，因为当系统处于低电耗模式时，不会触发 Android 5.1（API 级别 22）或更低版本中的闹钟。为了帮助安排闹钟，Android 6.0（API 级别 23）引入了两种新的 AlarmManager 方法：setAndAllowWhileIdle() 和 setExactAndAllowWhileIdle()。通过这些方法，您可以设置即使设备处于低电耗模式也会触发的闹钟。

注意：setAndAllowWhileIdle() 及 setExactAndAllowWhileIdle() 为每个应用触发闹钟的频率都不能超过每 9 分钟一次。

低电耗模式对网络访问的限制也有可能影响应用，特别是当应用依赖于操作消息或通知等实时消息时更是如此。如果应用需要与网络建立持久性连接来接收消息，您应尽可能使用 Firebase 云消息传递 (FCM)。要确认应用在低电耗模式下的行为方式符合预期，您可以使用 adb 命令强制系统进入和退出低电耗模式并观察应用的行为。如需了解详情，请参阅在低电耗模式和应用待机模式下进行测试。

三、应用待机模式

应用待机模式会延迟用户近期未与之交互的应用的后台网络活动。当设备处于低电耗模式时，应用对某些高耗电量资源的访问会延迟到维护期，应用待机模式允许系统判定应用在用户未主动使用它时是否处于闲置状态。当用户有一段时间未触摸应用时，系统便会作出此判定，但以下条件均不适用：

• 用户明确启动应用。

• 应用当前有一个进程在前台运行（作为活动或前台服务，或者正在由其他活动或前台服务使用）。

  注意：您只能将前台服务用于用户希望系统立即执行或不中断的任务。 此类情况包括将照片上传到社交媒体，或者即使在音乐播放器应用不在前台运行时也能播放音乐。您不应该只是为了阻止系统判定您的应用处于闲置状态而启动前台服务。

• 应用生成用户可在锁定屏幕或通知栏中看到的通知。

• 应用是正在使用中的设备管理应用（例如设备政策控制器）。虽然设备管理应用通常在后台运行，但永远不会进入应用待机模式，因为它们必须保持可用性，以便随时从服务器接收策略。

当用户将设备插入电源时，系统会从待机状态释放应用，允许它们自由访问网络并执行任何待处理的作业和同步。如果设备长时间处于闲置状态，系统将允许闲置应用访问网络，频率大约每天一次。 未主动使用应用、一段时间未触摸应用进入， 以下情况不会进入：

• 用户显式启动应用。
• 应用当前有一个进程位于前台（表现为 Activity 或前台服务形式，或被另一 Activity 或前台服务占用）。
• 应用生成用户可在锁屏或通知托盘中看到通知时。

通过运行以下命令强制应用进入应用待机模式：

$ adb shell dumpsys battery unplug

$ adb shell am set-inactive true

使用以下命令模拟唤醒应用：

$ adb shell am set-inactive false

$ adb shell am get-inactive

对其他用例的支持

通过妥善管理网络连接、闹钟、作业和同步以及使用高优先级 FCM 消息，几乎所有应用都应该能够支持低电耗模式。对于一小部分用例，这可能还不够。对于此类用例，系统提供了一个可配置的白名单，将部分免除低电耗模式和应用待机模式优化的应用列入其中。

在低电耗模式和应用待机模式期间，列入白名单的应用可以使用网络并保留部分唤醒锁定。不过，列入白名单的应用仍会受到其他限制，就像其他应用一样。例如，列入白名单的应用的作业和同步会延迟（在搭载 API 级别 23 及更低级别的设备上），并且其常规 AlarmManager 闹钟不会触发。应用可以调用 isIgnoringBatteryOptimizations() 来检查它当前是否在豁免白名单中。用户可以依次转到设置 > 电池 > 电池优化来手动配置该白名单。另外，系统也提供了一些方法，让应用要求用户将其列入白名单。

• 应用可以触发 ACTION_IGNORE_BATTERY_OPTIMIZATION_SETTINGS Intent，让用户直接转到电池优化，以便他们在其中添加该应用。
• 具有 REQUEST_IGNORE_BATTERY_OPTIMIZATIONS 权限的应用可以触发一个系统对话框，让用户直接将该应用添加到白名单，而无需转到“设置”。此类应用将通过触发 ACTION_REQUEST_IGNORE_BATTERY_OPTIMIZATIONS Intent 来触发该对话框。
• 用户可以根据需要从白名单中手动移除应用。

在要求用户将您的应用添加到白名单之前，请确保该应用符合列入白名单的可接受用例。