Google近期在Udacity上發(fā)布了Android性能優(yōu)化的在線課程，分別從渲染，運算與內(nèi)存，電量幾個方面介紹了如何去優(yōu)化性能，這些課程是Google之前在Youtube上發(fā)布的Android性能優(yōu)化典范專題課程的細化與補充。

下面是電量篇章的學(xué)習(xí)筆記，部分內(nèi)容與前面的性能優(yōu)化典范有重合，歡迎大家一起學(xué)習(xí)交流！
1)Understanding Battery Drain

手機各個硬件模塊的耗電量是不一樣的，有些模塊非常耗電，而有些模塊則相對顯得耗電量小很多。

電量消耗的計算與統(tǒng)計是一件麻煩而且矛盾的事情，記錄電量消耗本身也是一個費電量的事情。唯一可行的方案是使用第三方監(jiān)測電量的設(shè)備，這樣才能夠獲取到真實的電量消耗。

當(dāng)設(shè)備處于待機狀態(tài)時消耗的電量是極少的，以N5為例，打開飛行模式，可以待機接近1個月?？墒屈c亮屏幕，硬件各個模塊就需要開始工作，這會需要消耗很多電量。

使用WakeLock或者JobScheduler喚醒設(shè)備處理定時的任務(wù)之后，一定要及時讓設(shè)備回到初始狀態(tài)。每次喚醒蜂窩信號進行數(shù)據(jù)傳遞，都會消耗很多電量，它比WiFi等操作更加的耗電。

2)Battery Historian

Battery Historian是Android 5.0開始引入的新API。通過下面的指令，可以得到設(shè)備上的電量消耗信息：

$ adb shell dumpsys batterystats > xxx.txt //得到整個設(shè)備的電量消耗信息 
$ adb shell dumpsys batterystats > com.package.name > xxx.txt //得到指定app相關(guān)的電量消耗信息 

得到了原始的電量消耗數(shù)據(jù)之后，我們需要通過Google編寫的一個python腳本把數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成可讀性更好的html文件：

$ python historian.py xxx.txt > xxx.html 

打開這個轉(zhuǎn)換過后的html文件，可以看到類似TraceView生成的列表數(shù)據(jù)，這里的數(shù)據(jù)信息量很大，這里就不展開了。

3)Track Battery Status & Battery Manager

我們可以通過下面的代碼來獲取手機的當(dāng)前充電狀態(tài)：

// It is very easy to subscribe to changes to the battery state, but you can get the current 
// state by simply passing null in as your receiver. Nifty, isn't that? 
IntentFilter filter = new IntentFilter(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED); 
Intent batteryStatus = this.registerReceiver(null, filter); 
int chargePlug = batteryStatus.getIntExtra(BatteryManager.EXTRA_PLUGGED, -1); 
boolean acCharge = (chargePlug == BatteryManager.BATTERY_PLUGGED_AC); 
if (acCharge) { 
Log.v(LOG_TAG,“The phone is charging!”); 
} 

在上面的例子演示了如何立即獲取到手機的充電狀態(tài)，得到充電狀態(tài)信息之后，我們可以有針對性的對部分代碼做優(yōu)化。比如我們可以判斷只有當(dāng)前手機為AC充電狀態(tài)時 才去執(zhí)行一些非常耗電的操作。

/** 
* This method checks for power by comparing the current battery state against all possible 
* plugged in states. In this case, a device may be considered plugged in either by USB, AC, or 
* wireless charge. (Wireless charge was introduced in API Level 17.) 
*/ 
private boolean checkForPower() { 
// It is very easy to subscribe to changes to the battery state, but you can get the current 
// state by simply passing null in as your receiver. Nifty, isn't that? 
IntentFilter filter = new IntentFilter(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED); 
Intent batteryStatus = this.registerReceiver(null, filter); 
 
// There are currently three ways a device can be plugged in. We should check them all. 
int chargePlug = batteryStatus.getIntExtra(BatteryManager.EXTRA_PLUGGED, -1); 
boolean usbCharge = (chargePlug == BatteryManager.BATTERY_PLUGGED_USB); 
boolean acCharge = (chargePlug == BatteryManager.BATTERY_PLUGGED_AC); 
boolean wirelessCharge = false; 
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR1) { 
wirelessCharge = (chargePlug == BatteryManager.BATTERY_PLUGGED_WIRELESS); 
} 
return (usbCharge || acCharge || wirelessCharge); 
} 

4)Wakelock and Battery Drain

高效的保留更多的電量與不斷促使用戶使用你的App會消耗電量，這是矛盾的選擇題。不過我們可以使用一些更好的辦法來平衡兩者。

假設(shè)你的手機里面裝了大量的社交類應(yīng)用，即使手機處于待機狀態(tài)，也會經(jīng)常被這些應(yīng)用喚醒用來檢查同步新的數(shù)據(jù)信息。Android會不斷關(guān)閉各種硬件來延長手機的待機時間，首先屏幕會逐漸變暗直至關(guān)閉，然后CPU進入睡眠，這一切操作都是為了節(jié)約寶貴的電量資源。但是即使在這種睡眠狀態(tài)下，大多數(shù)應(yīng)用還是會嘗試進行工作，他們將不斷的喚醒手機。一個最簡單的喚醒手機的方法是使用PowerManager.WakeLock的API來保持CPU工作并防止屏幕變暗關(guān)閉。這使得手機可以被喚醒，執(zhí)行工作，然后回到睡眠狀態(tài)。知道如何獲取WakeLock是簡單的，可是及時釋放WakeLock也是非常重要的，不恰當(dāng)?shù)氖褂肳akeLock會導(dǎo)致嚴(yán)重錯誤。例如網(wǎng)絡(luò)請求的數(shù)據(jù)返回時間不確定，導(dǎo)致本來只需要10s的事情一直等待了1個小時，這樣會使得電量白白浪費了。這也是為何使用帶超時參數(shù)的wakelock.acquice()方法是很關(guān)鍵的。

但是僅僅設(shè)置超時并不足夠解決問題，例如設(shè)置多長的超時比較合適？什么時候進行重試等等？解決上面的問題，正確的方式可能是使用非精準(zhǔn)定時器。通常情況下，我們會設(shè)定一個時間進行某個操作，但是動態(tài)修改這個時間也許會更好。例如，如果有另外一個程序需要比你設(shè)定的時間晚5分鐘喚醒，***能夠等到那個時候，兩個任務(wù)捆綁一起同時進行，這就是非精確定時器的核心工作原理。我們可以定制計劃的任務(wù)，可是系統(tǒng)如果檢測到一個更好的時間，它可以推遲你的任務(wù)，以節(jié)省電量消耗。

這正是JobScheduler API所做的事情。它會根據(jù)當(dāng)前的情況與任務(wù)，組合出理想的喚醒時間，例如等到正在充電或者連接到WiFi的時候，或者集中任務(wù)一起執(zhí)行。我們可以通過這個API實現(xiàn)很多免費的調(diào)度算法。
5)Network and Battery Drain

下面內(nèi)容來自官方Training文檔中高效下載章節(jié)關(guān)于手機(Radio)蜂窩信號對電量消耗的介紹。

通常情況下，使用3G移動網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，電量的消耗有三種狀態(tài)：

Full power: 能量***的狀態(tài)，移動網(wǎng)絡(luò)連接被激活，允許設(shè)備以***的傳輸速率進行操作。
Low power: 一種中間狀態(tài)，對電量的消耗差不多是Full power狀態(tài)下的50%。
Standby: ***的狀態(tài)，沒有數(shù)據(jù)連接需要傳輸，電量消耗最少。

下圖是一個典型的3G Radio State Machine的圖示

總之，為了減少電量的消耗，在蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)下，***做到批量執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)請求，盡量避免頻繁的間隔網(wǎng)絡(luò)請求。

通過前面學(xué)習(xí)到的Battery Historian我們可以得到設(shè)備的電量消耗數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)中的移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)(Mobile Radio)電量消耗呈現(xiàn)下面的情況，間隔很小，又頻繁斷斷續(xù)續(xù)的出現(xiàn)，說明電量消耗性能很不好：

經(jīng)過優(yōu)化之后，如果呈現(xiàn)下面的圖示，說明電量消耗的性能是良好的：

另外WiFi連接下，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)碾娏肯囊纫苿泳W(wǎng)絡(luò)少很多，應(yīng)該盡量減少移動網(wǎng)絡(luò)下的數(shù)據(jù)傳輸，多在WiFi環(huán)境下傳輸數(shù)據(jù)。

那么如何才能夠把任務(wù)緩存起來，做到批量化執(zhí)行呢？下面就輪到Job Scheduler出場了。
6)Using Job Scheduler

使用Job Scheduler，應(yīng)用需要做的事情就是判斷哪些任務(wù)是不緊急的，可以交給Job Scheduler來處理，Job Scheduler集中處理收到的任務(wù)，選擇合適的時間，合適的網(wǎng)絡(luò)，再一起進行執(zhí)行。

下面是使用Job Scheduler的一段簡要示例，需要先有一個JobService：

public class MyJobService extends JobService { 
private static final String LOG_TAG = "MyJobService"; 
 
@Override 
public void onCreate() { 
super.onCreate(); 
Log.i(LOG_TAG, "MyJobService created"); 
} 
 
@Override 
public void onDestroy() { 
super.onDestroy(); 
Log.i(LOG_TAG, "MyJobService destroyed"); 
} 
 
@Override 
public boolean onStartJob(JobParameters params) { 
// This is where you would implement all of the logic for your job. Note that this runs 
// on the main thread, so you will want to use a separate thread for asynchronous work 
// (as we demonstrate below to establish a network connection). 
// If you use a separate thread, return true to indicate that you need a "reschedule" to 
// return to the job at some point in the future to finish processing the work. Otherwise, 
// return false when finished. 
Log.i(LOG_TAG, "Totally and completely working on job " + params.getJobId()); 
// First, check the network, and then attempt to connect. 
if (isNetworkConnected()) { 
new SimpleDownloadTask() .execute(params); 
return true; 
} else { 
Log.i(LOG_TAG, "No connection on job " + params.getJobId() + "; sad face"); 
} 
return false; 
} 
 
@Override 
public boolean onStopJob(JobParameters params) { 
// Called if the job must be stopped before jobFinished() has been called. This may 
// happen if the requirements are no longer being met, such as the user no longer 
// connecting to WiFi, or the device no longer being idle. Use this callback to resolve 
// anything that may cause your application to misbehave from the job being halted. 
// Return true if the job should be rescheduled based on the retry criteria specified 
// when the job was created or return false to drop the job. Regardless of the value 
// returned, your job must stop executing. 
Log.i(LOG_TAG, "Whelp, something changed, so I'm calling it on job " + params.getJobId()); 
return false; 
} 
 
/** 
* Determines if the device is currently online. 
*/ 
private boolean isNetworkConnected() { 
ConnectivityManager connectivityManager = 
(ConnectivityManager) getSystemService(Context.CONNECTIVITY_SERVICE); 
NetworkInfo networkInfo = connectivityManager.getActiveNetworkInfo(); 
return (networkInfo != null && networkInfo.isConnected()); 
} 
 
/** 
* Uses AsyncTask to create a task away from the main UI thread. This task creates a 
* HTTPUrlConnection, and then downloads the contents of the webpage as an InputStream. 
* The InputStream is then converted to a String, which is logged by the 
* onPostExecute() method. 
*/ 
private class SimpleDownloadTask extends AsyncTask<JobParameters, Void, String> { 
 
protected JobParameters mJobParam; 
 
@Override 
protected String doInBackground(JobParameters... params) { 
// cache system provided job requirements 
mJobParam = params[0]; 
try { 
InputStream is = null; 
// Only display the first 50 characters of the retrieved web page content. 
int len = 50; 
 
URL url = new URL("https://www.google.com"); 
HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection(); 
conn.setReadTimeout(10000); //10sec 
conn.setConnectTimeout(15000); //15sec 
conn.setRequestMethod("GET"); 
//Starts the query 
conn.connect(); 
int response = conn.getResponseCode(); 
Log.d(LOG_TAG, "The response is: " + response); 
is = conn.getInputStream(); 
 
// Convert the input stream to a string 
Reader reader = null; 
reader = new InputStreamReader(is, "UTF-8"); 
char[] buffer = new char[len]; 
reader.read(buffer); 
return new String(buffer); 
 
} catch (IOException e) { 
return "Unable to retrieve web page."; 
} 
} 
 
@Override 
protected void onPostExecute(String result) { 
jobFinished(mJobParam, false); 
Log.i(LOG_TAG, result); 
} 
} 
} 

然后模擬通過點擊Button觸發(fā)N個任務(wù)，交給JobService來處

public class FreeTheWakelockActivity extends ActionBarActivity { 
public static final String LOG_TAG = "FreeTheWakelockActivity"; 
 
TextView mWakeLockMsg; 
ComponentName mServiceComponent; 
 
@Override 
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
super.onCreate(savedInstanceState); 
setContentView(R.layout.activity_wakelock); 
 
mWakeLockMsg = (TextView) findViewById(R.id.wakelock_txt); 
mServiceComponent = new ComponentName(this, MyJobService.class); 
Intent startServiceIntent = new Intent(this, MyJobService.class); 
startService(startServiceIntent); 
 
Button theButtonThatWakelocks = (Button) findViewById(R.id.wakelock_poll); 
theButtonThatWakelocks.setText(R.string.poll_server_button); 
 
theButtonThatWakelocks.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { 
@Override 
public void onClick(View v) { 
pollServer(); 
} 
}); 
} 
 
/** 
* This method polls the server via the JobScheduler API. By scheduling the job with this API, 
* your app can be confident it will execute, but without the need for a wake lock. Rather, the 
* API will take your network jobs and execute them in batch to best take advantage of the 
* initial network connection cost. 
* 
* The JobScheduler API works through a background service. In this sample, we have 
* a simple service in MyJobService to get you started. The job is scheduled here in 
* the activity, but the job itself is executed in MyJobService in the startJob() method. For 
* example, to poll your server, you would create the network connection, send your GET 
* request, and then process the response all in MyJobService. This allows the JobScheduler API 
* to invoke your logic without needed to restart your activity. 
* 
* For brevity in the sample, we are scheduling the same job several times in quick succession, 
* but again, try to consider similar tasks occurring over time in your application that can 
* afford to wait and may benefit from batching. 
*/ 
public void pollServer() { 
JobScheduler scheduler = (JobScheduler) getSystemService(Context.JOB_SCHEDULER_SERVICE); 
for (int i=0; i<10; i++) { 
JobInfo jobInfo = new JobInfo.Builder(i, mServiceComponent) 
.setMinimumLatency(5000) // 5 seconds 
.setOverrideDeadline(60000) // 60 seconds (for brevity in the sample) 
.setRequiredNetworkType(JobInfo.NETWORK_TYPE_ANY) // WiFi or data connections 
.build(); 
 
mWakeLockMsg.append("Scheduling job " + i + "!\n"); 
scheduler.schedule(jobInfo); 
} 
} 
}