App耗電原因分析

前言

起因:在路測階段有不少同學反映,滿電的手機出去路測,回來時已基本沒電;也有反饋路測期間手機發燙;

了解原因之前我們先要知道CPU為什么會耗電?

CPU在運行復雜度不同的任務是采用調頻處理的,當手機處理復雜任務時,頻率也會提高,自然對于電量的需求會增加。另外,當APP進程的CPU使用率超過1%的時候,都是耗電比較大的。

可能導致App耗電過快的原因

1、頻繁的交互

正常情況下,關閉后臺軟件 VS 行程中導航的時候手機耗電一定是差別很大的,行程中涉及司乘同現、路線規劃、最佳視野、定位上報...等等

再比如,在玩王者榮耀游戲 VS 聽音樂的時候,因為玩游戲的時候會和屏幕產生很多的交互,但是聽音樂就不會這樣,頻繁的交互式非常耗電的。

2、動畫效果

順風車場景包含了大量的動效場景,例如,首頁發單控件下拉動效、司乘等待頁動效、行程中動效...等等

當我們設計交互動畫的效果時,調用的都是view或者其子類,比如按鈕在點擊前是效果1,點擊后變成效果2,設置更復雜的動畫,此時view的重繪讓CPU或GPU不斷計算,耗電量同樣會增加。

3、布局文件嵌套太多

app的布局文件影響著app展示給用戶的效果,當布局過于復雜,布局文件嵌套太多時,布局xml文件越來越繁多,查找、加載這些文件顯示時會造成CPU計算加重,也會影響手機耗電。

參考way社區發表的一篇文章:順風車Android性能優化之View布局優化 (http://way.xiaojukeji.com/article/10784

4、頻繁的網絡請求

5、定時任務喚醒CPU

安卓CPU休眠時一種安卓極致省電的一種模式,如果你息屏一段時間,CPU會自動進入休眠。但在某些場景下,比如當訂單狀態變更時,我們的應用會給你推送通知,當你亮屏打開手機后會看到這條通知,那么它就是喚醒了手機的CPU,而我們知道CPU工作時需要消耗電量,尤其是在頻繁喚醒的情況下,或者發送心跳包。

6、頻繁切換網絡

切換網絡往往需要硬件的支持,硬件需要跑起來也是需要電量的,并且數據網絡比wifi更加耗電,2G,3G,4G網絡耗電都不同。

7、高運算量代碼

比如解析json這類耗時時間較長的數據格式,或二進制編碼解碼等。比如,首頁response返回的json體多則幾百行,json解析效率主要是解析耗時

8、代碼中執行的timer定時器

Android 的 Timer 類可以用來計劃需要循環執行的任務,Timer 的問題是它需要用 WakeLock 讓 CPU 保持喚醒狀態,再加上不恰當的使用WakeLock最終沒有合理釋放掉,使得系統長時間無法進入休眠,勢必導致高耗電

timer實現的源碼是用while(true)循環來檢測是否到時間點,沒到就wait,并且continue

9、傳感器

安全需求中的全程開端需要App置于前臺(屏幕保持常亮)、端內大部分場景需要GPS請求

10、SD卡讀寫

11、藍牙

優化建議

1、減少應用與屏幕的交互

在設計app的時候適當簡化用戶的操作流程,簡化掉可以幫助用戶做的,不僅僅是為了省電,也可以提高用戶的效率。

2、減少不必要的動畫效果

有些復雜的動畫效果完全可以省略,采用靜態的app啟動頁,或者是點擊事件的交互、頁面跳轉時就用盡量減少不必要的動畫效果。

3、簡化布局文件,避免過多的嵌套

4、HTTP請求優化

http請求可以采用gzip壓縮減少傳輸過程中的數據量,app發起http請求和服務端返回的http請求數據都采用gzip壓縮

5、json解析

比較流行的有fast jackson,jackson,gson,jackson解析效率相當高,基本是gson的十倍

6、讀寫優化

盡量減少SD卡讀寫操作,包括SharedPreferences,能保存在內存中的盡量保存在內存中,不用害怕內存爆掉,內存絕對不會因為多存了幾十個變量而溢出的,如果需要保存到SD卡的數據很多,那只能說我們的App在設計實現方面還有問題,建議重新理下App的編碼設計或者是功能設計

7、AlarmManager

通過AlarmManager可喚醒設備,但項目中不限制的濫用,也會導致系統被頻繁喚醒;

8、盡量使用WiFi

testerhome大神說,因為手機數據流量會調用手機上面的一些硬件設備,從而喚醒cpu增加耗電,這個跟開啟攝像頭,開啟gps是一樣的,一涉及調用硬件設備的絕對喚醒cpu,一喚醒cpu耗電絕對增加

9、非必要,則不要監聽網絡廣播

10、非必要,則不要使用后臺常駐service

雖然我們很清楚耗電的原因,但涉及的因素方方面面,我們無法改變重構底層代碼、無法優化整個系統、技術瓶頸、不得不定時發送心跳包…想做好性能也并非易事。但是我們能夠做到是盡量減少交互、改善產品交互邏輯、優化動畫效果、簡化布局…其實我們能夠做的還很多。

耗電舉例分析

power_profile.xml 功耗配置文件部分配置如下:

<device name="Android">

? <item name="battery.capacity">3450</item>

? ...

? <item name="screen.on">178.708</item>

? <item name="screen.full">240.790</item>

? ...

</device>

這款手機的電池容量為3450mAh,亮屏時電流為178.708mA,亮度調節到最大時電流為240.790mA。這意味著,如果排除其他耗電影響,僅僅亮屏,該手機可以維持3450mAh178.708mA=19.305h(小時);如果將屏幕亮度調到最大,該手機可以維持3450mAh240.790mA=14.327h(小時)。因此,電池容量越大,手機的續航時間一般更長;在手機重度使用的情況下,耗電會加快。

除了屏幕,手機上需要供電的模塊還有很多:CPU、相機、閃光燈、音頻、視頻、藍牙、modem、wifi、gps。按單位電流值排一個序的話:

相機(平均1152mAh) > modem(最高604mAh) > wifi(發數據370mAh) > CPU(最高頻率290mAh) > 屏幕(最亮240mAh) > 音頻(75mAh) > 視頻(50mAh) > GPS(49mAh) > 藍牙(8mAh)

將電池容量分成100隔的話,每隔電就是34.5mAh,既如果一個小時內用了34.5mA的電量,那就會掉一個隔電。參考這些電流值,可以很容易知道:手機拍照是很耗電的,使用數據流量看視頻也是很耗電的,重度使用情況下,手機也就能使用2~3個小時。但如果手機一直處于休眠狀態,CPU的單位電流值不到2mAh,這樣待機個把月也是可以的。所以,一個正常的手機,電池是否耐用,是跟個人的使用習慣相關的。

我們平時分析的功耗問題,是在同等條件下的對比試驗,找到異常耗電的原因。譬如:手機的初始條件相似(電池容量、相同的應用等),在同樣的環境下放置一個晚上,如果對比機出現明顯的掉電異常,就可以通過電量日志找到異常耗電的原因。

參考文獻

官方建議優化的一些方法

https://developer.android.google.cn/training/monitoring-device-state/index.html

對低電耗模式和應用待機模式進行針對性優化

https://developer.android.google.cn/training/monitoring-device-state/doze-standby.html

Android 7.0新特性對電池管理進一步加強,一些新的變化可能多對我們現有的業務會造成影響需關注

https://developer.android.google.cn/about/versions/nougat/android-7.0-changes.html#perf

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